内容物の充填方法及び装置
【課題】容器のヘッドスペース内の空気を高置換率で窒素ガスと置き換える。
【解決手段】容器２を連続走行させつつ、内容物ａを容器の口部２ａから容器内に充填し、容器のヘッドスペースｂ内に窒素ガスＮを吹き込み、口部をキャップ３で閉じる内容物の充填方法である。容器内に内容物を充填した後に、キャップを口部に対峙させて、キャップと口部の双方をフード３０で覆い、キャップを口部に対峙させた時から被せ終わるまで窒素ガスをフード内に吹き込んでフード内、ヘッドスペース内及びキャップ内から空気を排除する。
【解決手段】容器２を連続走行させつつ、内容物ａを容器の口部２ａから容器内に充填し、容器のヘッドスペースｂ内に窒素ガスＮを吹き込み、口部をキャップ３で閉じる内容物の充填方法である。容器内に内容物を充填した後に、キャップを口部に対峙させて、キャップと口部の双方をフード３０で覆い、キャップを口部に対峙させた時から被せ終わるまで窒素ガスをフード内に吹き込んでフード内、ヘッドスペース内及びキャップ内から空気を排除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば煎茶等の液体やコーヒー等の粉状体である内容物を容器に充填する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボトル等の容器に飲料等の内容物を充填した後、直ちに口部をキャップで密封すると、容器内における内容物の表面とキャップとの間のヘッドスペース内に空気が閉じ込められる。容器内の内容物はこの空気に含まれる酸素によって酸化したり、変質したり、劣化したりする。
【０００３】
これを防止するため、従来キャップの内側に突起物を設け、キャッピング時にこの突起物をヘッドスペース内に挿入することでヘッドスペース内から空気を排除しようとしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ヘッドスペース内に液体窒素を滴下したり、充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させたり、窒素ガスと蒸気の混合気をヘッドスペース内に供給したりすることによって、ヘッドスペース内から空気を排除することも試みられている（例えば、特許文献２，３，４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８１３０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３１０１０号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７４６３号公報
【特許文献４】特開２００４−３３１１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したキャップ内の突起物でヘッドスペース内から空気を排除する方法は、キャップに突起物を設けなければならないので、キャップの構造が複雑化し、また、キャップを容器の口部に装着し難いという問題があり、また、突起物と口部および液面との間にはキャッピングを円滑に行うために隙間を設けておかなければならないので、ある程度の空気の残留は許容せざるを得ないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の液体窒素をヘッドスペース内に充填する方法、特許文献３の充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させる方法は、いずれの場合もキャップを開けて容器から中味を取り出す際に、窒素ガスの圧力で中味が容器の口部から噴き出しやすくなるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２の液体窒素をヘッドスペース内に充填する方法、特許文献３の充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させる方法、特許文献４の窒素ガスと蒸気の混合気をヘッドスペース内に供給する方法は、いずれの場合もキャップを被せる際にキャップの空洞内に溜まった空気がヘッドスペース内に入りやすくなるという問題がある。さらに、いずれの場合も自動充填装置で容器を高速で走行させつつ飲料等を充填するときは、ヘッドスペース内の窒素ガスが容器の口部から外部に吸い出され、外気がヘッドスペース内に侵入しやすくなるという問題がある。容器は間欠送り又は連続送りにより搬送されるが、高速で搬送されるほどヘッドスペース内の窒素ガスが容器の口部から外部に吸い出され外気が侵入する現象は顕著となる。また、間欠送りの場合よりも連続送りの場合の方がこの現象はより顕著となる。
【０００９】
したがって、本発明は、容器を走行させて、内容物を充填しヘッドスペース内に窒素ガス等の不活性ガスを供給する場合であっても、特殊なキャップを使用することなく、ヘッドスペース内の空気を高置換率で不活性ガスと置換することができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
【００１１】
すなわち、請求項１に係る発明は、容器（２）を走行させて内容物（ａ）を容器（２）の口部（２ａ）から容器（２）内に充填し、容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込み、上記口部（２ａ）をキャップ（３）で閉じる内容物（ａ）の充填方法において、上記容器（２）内に内容物（ａ）を充填した後に、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させて、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方をフード（３０，８７）で覆い、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０，８７）内に吹き込んで上記フード（３０，８７）内、上記ヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除することを特徴とする内容物の充填方法である。
【００１２】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）の底における上記容器（２）の外面との間を僅少開状態で閉じるようにしてもよい。
【００１３】
請求項３に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガスを窒素ガス（Ｎ）とすることができる。
【００１４】
請求項４に記載されるように、請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物（ａ）は非炭酸飲料とすることができる。
【００１５】
請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を供給し、無菌のキャップ（３）を被せることができる。
【００１６】
請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、容器（２）を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段（３２）を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物（ａ）を充填する内容物充填手段（７）と、キャップ（３）を上記内容物（ａ）が充填された容器（２）の口部（２ａ）に対峙させて被せるキャッパー（８）と、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方を覆うフード（３０，８７）と、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に被せる前から被せ終わるまで不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０，８７）内に吹き込んで上記フード（３０，８７）内、上記容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除する不活性ガス供給手段（４７，４８）とが配置されたことを特徴とする内容物の充填装置である。
【００１８】
請求項８に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器（２）の口部（２ａ）をその両側から挟み片で挟んで移動するグリッパ（３２）を有し、このグリッパ（３２）の挟み片（３３ａ，３３ｂ）に上記フード（３０，８７）の底を開閉するシャッター（３１）が取り付けられたものとすることができる。
【００１９】
請求項９に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フード（８７）の底に穴明き板（８７ｃ）が取り付けられ、この穴明き板（８７ｃ）の穴（８９）に上記容器（２）の口部（２ａ）が通されることによりフード（８７）の底が僅少開状態で閉じられるようにしたものとすることができる。
【００２０】
請求項１０に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路が無菌チャンバー（２６，２７）で覆われたものとすることができる。
【００２１】
請求項１１に記載されるように、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によれば、容器（２）を走行させて内容物（ａ）を容器（２）の口部（２ａ）から容器（２）内に充填し、容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込み、上記口部（２ａ）をキャップ（３）で閉じる内容物（ａ）の充填方法において、上記容器（２）内に内容物（ａ）を充填した後に、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させて、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方をフード（３０）で覆い、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に吹き込んで上記フード（３０）内、上記ヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除するので、容器（２）を高速走行させて、内容物（ａ）を充填しヘッドスペース（ｂ）内に窒素ガス等の不活性ガス（Ｎ）を供給する場合であっても、特殊なキャップ（３）を使用することなく、ヘッドスペース（ｂ）内の空気を確実に排除することができ、ヘッドスペース（ｂ）内への空気の巻き込みを防止することができ、不活性ガス（Ｎ）よるヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めることができる。また、このようにヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めうることから、容器（２）を薄肉軽量化することによる外気中の酸素の透過率が高くなったとしても中味の内容物（ａ）の酸化が低減し長期保存が可能となる。また、液化不活性ガスではなく不活性ガス（Ｎ）をヘッドスペース（ｂ）内に供給することから、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）の過充填を防止することができ、従ってキャップ（３）を開けた際における容器（２）からの中味の内容物（ａ）の急激な吹出しを防止することができる。
【００２３】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０）の底における上記容器（２）の外面との間を僅少開状態で閉じるようにした場合は、フード（３０）内への外気の侵入を防ぎ、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）による置換率を更に高めることができる。
【００２４】
請求項３に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガス（Ｎ）を窒素ガスとすれば、中味の内容物（ａ）への溶け込みを防止し、内容物（ａ）の風味等が損なわれないようにすることができる。
【００２５】
請求項４に記載されるように、請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物（ａ）が非炭酸飲料、例えば茶飲料、果汁飲料、コーヒー等の酸化されやすいものであっても、その酸化、劣化を抑止することで風味等が損なわれないようにすることができる。
【００２６】
請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を供給し、無菌のキャップ（３）を被せるものとすれば、内容物（ａ）を無菌状態で長期保存することができる。
【００２７】
請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすれば、ヘッドスペース内の酸素を不活性ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。
【００２８】
請求項７に係る発明によれば、容器（２）を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段（３２）を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物（ａ）を充填する内容物充填手段（７）と、キャップ（３）を上記内容物（ａ）が充填された容器（２）の口部（２ａ）に対峙させて被せるキャッパー（８）と、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方を覆うフード（３０）と、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に被せる前から被せ終わるまで不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に吹き込んで上記フード（３０）内、上記容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除する不活性ガス供給手段（４７，４８）とが配置された内容物の充填装置であるから、搬送手段（３２）によって容器（２）を高速走行させつつ、内容物（ａ）を充填しヘッドスペース（ｂ）内に窒素ガス等の不活性ガス（Ｎ）を供給する場合であっても、特殊なキャップ（３）を使用することなく、ヘッドスペース（ｂ）内の空気を確実に排除することができ、ヘッドスペース（ｂ）内への空気の巻き込みを防止することができ、不活性ガス（Ｎ）よるヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めることができる。また、このようにヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）よる置換率を高めうることから、容器（２）を薄肉軽量化することによる外気中の酸素の透過率が高くなったとしても中味の内容物（ａ）の酸化が低減し長期保存が可能となる。また、不活性ガス（Ｎ）を液体ではなく当初よりガス状態でヘッドスペース（ｂ）内に供給することから、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）の過充填を防止することができ、従ってキャップ（３）を開けた際における容器（２）からの中味の急激な吹出しを防止することができる。
【００２９】
請求項８に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器（２）の口部（２ａ）をその両側から挟み片（３３ａ，３３ｂ）で挟んで移動するグリッパ（３２）を有し、このグリッパ（３２）の挟み片（３３ａ，３３ｂ）に上記フード（３０）の底を開閉するシャッター（３１）が取り付けられたものとすれば、不活性ガス（Ｎ）をフード（３０）内に供給する最中におけるフード（３０）内への外気の侵入を防止することができる。従って、フード（３０）内、ヘッドスペース（ｂ）内及びキャップ（３）内から空気を更に効率良く排除することができる。
【００３０】
請求項９に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フード（８７）の底に穴明き板（８７ｃ）が取り付けられ、この穴明き板（８７ｃ）の穴（８９）に上記容器（２）の口部（２ａ）が通されることによりフード（８７）の底が僅少開状態で閉じられるようにしたものとすれば、フード（８７）の底を簡易に閉じて隙間を一層低減しヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ、Ｍ）による置換効率を更に高めることができる。
【００３１】
請求項１０に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路を無菌チャンバー（２６，２７）で覆うものとすれば、この無菌チャンバー（２６，２７）内の無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に供給し、無菌のキャップ（３）を容器（２）の口部（２ａ）に被せることができるので、内容物（ａ）を無菌状態で長期保存することができる包装体（１）を製造することができる。
【００３２】
請求項１１に記載されるように、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすれば、ヘッドスペース内の酸素を不活性ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の最良の形態について図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１に例示するように、本発明に係る方法によって製造される包装体１は、容器であるボトル２と蓋であるキャップ３とを備える。ボトル２の口部２ａには雄ネジ２ｂが形成され、キャップ３には雌ネジ３ａが形成され、雌雄ネジ３ａ，２ｂの螺合によりボトル２の口部２ａが密封される。ボトル２内には、内容物である飲料ａが充填されている。また、ボトル２内の飲料ａの液面よりも上方のヘッドスペースｂ内には、不活性ガスである窒素ガスが吹き込まれている。この実施の形態１では飲料ａとして非炭酸飲料である煎茶がボトル２に充填されている。ヘッドスペースｂ内には液体に対し難溶性の窒素ガスが吹き込まれているので、煎茶である内容物の風味等は損なわれない。
【００３５】
ボトル２は、略試験管状のＰＥＴ製プリフォーム（図示せず）をブロー成形することにより形成される。ボトル２は、ＰＥＴに限らずポリプロピレン、ポリエチレン等他の樹脂を用いて製造することも可能である。プリフォームは、射出成形等により成形され、略試験管状の本体とボトル２におけると同様な口部２ａとを備える。この口部２ａにはプリフォームの成形と同時に雄ネジ２ｂが形成される。キャップ３は高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を材料にして射出成形等により形成され、キャップ３の成形と同時に雌ネジ３ａも形成される。
【００３６】
ボトル２内は、内容物である飲料ａの充填前に、例えば殺菌剤と温水とで殺菌される。殺菌剤としては例えば過酸化水素や過酢酸が用いられる。この過酸化水素のミスト又はガスがボトル２内に口部２ａから導入されることによって、ボトル２の内面がムラなく殺菌される。また、過酸化水素による殺菌の後に温水がボトル２内に導入されることによって、ボトル２内が洗浄され、殺菌に使用された過酸化水素が洗い流される。
【００３７】
飲料ａは、この殺菌処理されたボトル２内に常温（例えば、２℃〜４０℃）で充填される。飲料ａは予め加熱等により殺菌処理され、常温まで冷却された上でボトル２内に充填される。
【００３８】
不活性ガスである窒素ガスは、図２に示す方法によって、ボトル２のヘッドスペースｂ内に吹き込まれる。
【００３９】
ボトル２内には、あらかじめノズルから飲料ａがボトル２の口部２ａを通して充填される。
【００４０】
具体的には、ボトル２は後述するグリッパ（図７参照）により把持され、或いはコンベア上に乗せられて水平方向に高速で走行し、ボトル２と同期的に走行するノズル７（図３参照）がボトル２の口部２ａからボトル２内に飲料ａを定量充填する。ボトル２の走行速度は、生産効率等の面から、例えば０．２ｍ／秒〜２ｍ／秒とされる。
【００４１】
ボトル２内は望ましくは上述したように予め殺菌処理されている。また、ボトル２の外面も同様にして殺菌処理されている。
【００４２】
続いて、図２（Ａ）に示すように、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３が対峙する。キャップ３はキャッピングホルダ４により保持されつつボトル２と同期的に走行する。
【００４３】
ボトル２とキャップ３が並走する状態で、図２（Ｂ）に示すように、キャップ３とボトル２の口部２ａの双方がフード３０で覆われる。フード３０はキャップ３を保持するキャッピングホルダ４と一体で走行しつつ、ボトル２側に降下し、ボトル２の口部２ａおよびキャップ３に被さる。
【００４４】
図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、キャップ３がボトル２の口部２ａに対峙した時から被せ終わるまで、予め除菌された不活性ガスである窒素ガスＮがフード３０内に吹き込まれる。フード３０には、窒素ガスＮの注入口４７，４８が複数箇所にわたって設けられる。注入口は図示例では二個であるが、一個であってもよいし、三箇所以上であってもよい。窒素ガスＮは、同図中矢印で示すようにフード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内へと流れて、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から酸素をフード３０外へと排除することにより酸素と置換される。一つの注入口４８は、フード３０がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そのため、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。その結果、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。
【００４５】
また、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、必要に応じてフード３０の下端の開口が板状のシャッター３１で覆われる。シャッター３１によってフード３０の底を僅少開状態で閉じることにより、シャッター３１から窒素ガスＮを少しずつ排出しつつフード３０内を窒素ガスＮで充満させることができ、また、フード３０内への外気の侵入を防止することができる。これにより、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換率が更に向上する。
【００４６】
図２（Ｃ）に示すように、キャッピングホルダ４が回されキャップ３でボトル２の口部２ａが閉じられる。窒素ガスＮは望ましくはキャップ３が閉じ切られるまで供給される。
【００４７】
この後、シャッター３１が開き、キャッピングホルダ４がキャップ３を解放し、フード３０と共に上昇し、ボトル２が飲料ａの包装体１としてキャッピング工程から取り出される。
【００４８】
このように、フード３０内に窒素ガスＮを注入し、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から酸素をフード３０外へと排除しつつヘッドスペースｂ内の酸素を追い出すので、ボトル２を高速走行させる場合であっても、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率はヘッドスペースｂの容積を２０ｃｃとして従来５０％程度であったものが最大で略１００％にまで達することとなる。
【００４９】
発明者は、フード内に吹き込む窒素ガスの各種流量と、ボトルのヘッドスペース内の酸素を窒素ガスで置換する時間と、ヘッドスペース内の酸素の窒素ガスによる置換率との関係を求めたところ、表１の結果を得た。ただし、ヘッドスペース内の酸素を窒素ガスで置換する時間は、フードでボトルの口部及びキャップを覆ってフード内に窒素ガスを吹き込みキャッピングするまでの時間（「保持時間」と呼ぶ。）とした。保持時間は、フードでボトルの口部及びキャップを覆い、フード内に窒素ガスを吹き込みつつ、これらを水平方向に走行させる時間に対応する。ボトルは図１に示すようなものとし、ヘッドスペースｂの容積は２０ｃｃとした。
【００５０】
なお、従来法に近似した方法として、ノズルからボトルのヘッドスペース内に向かって窒素ガスを吹き付けるようにした場合は、保持時間０．０秒とし、窒素ガス流量を３００Ｌ／ｍｉｎとすることにより置換率５０％に到達することができた。
【００５１】
【表１】
【００５２】
この表１のデータをグラフ化すると図８の通りである。
【００５３】
このように、フード３０でボトル２の口部２ａ及びキャップ３を覆ってフード３０内に窒素ガスＮを吹き込みヘッドスペースｂ内の酸素を窒素ガスＮで置換する時間を保持時間とし、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に窒素ガスＮの流量及び保持時間を割り出すようにすれば、ヘッドスペースｂ内の酸素を窒素ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。例えば、図８中、置換率を９０％にしようとする場合は、窒素ガスＮを１００Ｌ／ｍｉｎの流量でフード内に吹き込み、保持時間を０．２秒とするか、又は窒素ガスＮを５０Ｌ／ｍｉｎの流量でフード３０内に吹き込み、保持時間を０．４秒とすればよい。
【００５４】
また、このようにヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率が高まることから、図９に示すように、中味の飲料ａの酸化が低減し長期保存が可能となる。
【００５５】
図９は、飲料ａにアスコルビン酸を添加して図１に示すような二個のボトル２にそれぞれ充填し、それぞれキャップ３で密封した場合におけるアスコルビン酸の劣化速度を表したグラフである。同図中、破線は、従来法によってボトル２のヘッドスペースｂ内に窒素ガスＮを吹き付けた後にキャッピングした場合のアスコルビン酸の劣化速度を示す。実線はボトル２のヘッドスペースｂ内に本発明の上記実施の形態に基づいて窒素ガスＮを供給し、キャッピングを行った場合のアスコルビン酸の劣化速度を示す。図９において、破線と実線の勾配の大きい部分は、ヘッドスペースｂ内に閉じ込められた酸素によるアスコルビン酸の消費を示す。図９から明らかなように、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率が高いほど、飲料ａの劣化が遅れ長期保存が可能となる。例えば、従来法によれば賞味期限が８ヶ月であったものを更に期間Ｅ＝６ヶ月引き伸ばすことができる。
【００５６】
上記図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の工程は無菌雰囲気下で行われる。無菌雰囲気はボトル２の走行路をチャンバー（図３参照）で覆い、チャンバー内部を陽圧の無菌エアで満たすことにより形成することができる。このような無菌雰囲気下で、無菌のボトル２に無菌の飲料ａを充填し、無菌の窒素ガスＮを供給し、無菌のキャップ３を被せることによって、飲料ａを無菌状態で長期保存することができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
上述した充填方法を実施するための無菌充填装置の一例について、図３乃至図７に基づいて説明する。
【００５８】
図３に示すように、この無菌充填装置は、上記ボトル２を所定の搬送路に沿って搬送する搬送手段を有する。
【００５９】
搬送手段は、複数の各種ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０を次々と隣接するごとく水平に配置し、各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の周りに後述する鋏状のグリッパを所定のピッチで多数配置することにより、構成される。これらのホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０は適宜追加削除が可能である。
【００６０】
隣り合うホイールは互いに反対方向に所定の周速度で回転し、各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の外周でグリッパが各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０と同じ周速度で旋回する。
【００６１】
搬送手段の搬送路は、各種ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０を接続することにより円弧の連続となって延び、この円弧の連続線上を多数のボトル２が所定の間隔で走行する。走行速度は、例えば２０ボトル／秒である。
【００６２】
これにより、ボトル２は上流側のホイールのグリッパにより把持されてホイールと共に旋回し、下流側のホイールに到達するとそのホイールのグリッパに掴み替えられ、以後下流側のホイールへと所定速度で順次送られる。
【００６３】
図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリッパ３２は、ボトル２の胴体から突出する口部２ａをその外側から挟む一対の挟み片３３ａ，３３ｂを有する。一対の挟み片３３ａ，３３ｂは基部３４にそれぞれ垂直ピン３５で回動可能に支持され、引張スプリング３６により常時閉じ方向に引っ張られる。これにより、図７（Ｂ）に示すように一対の挟み片３３ａ，３３ｂはボトル２の口部２ａを常時把持しようとし、グリッパ３２で掴まれたボトル２は図４に示すように宙吊り状態となる。基部３４には、垂直軸３７が双方の挟み片３３ａ，３３ｂの根元と嵌り合った状態で各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向でスライドしうるように取り付けられ、この垂直軸３７に連結されたカムフォロア３８が同じく各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向にスライド可能に取り付けられる。各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の内方にはカムフォロア３８の溝に係合し、所定の位置でカムフォロア３８及び垂直軸３７を各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向にスライドさせ、グリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂを開状態又は閉状態に切り換えるための図示しないカムが配置される。各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０が回転してグリッパ３２が隣り合うホイールのグリッパ３２と対向すると、一旦双方のグリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、その後上流側のグリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂが開いてボトル２を解放し、下流側のグリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂが閉じたままでボトル２を搬送する。以後同様な操作が行われることにより、ボトル２が下流側のホイールへと一列で搬送される。
【００６４】
なお、図７（Ａ）（Ｂ）中、符号３１はシャッターを示す。このシャッターは後述する第八のホイール１８の回りを旋回するグリッパ３２にのみ設けられる。
【００６５】
図３に示すように、上記搬送路に沿って、ボトル２内を殺菌剤である過酸化水素により殺菌する第一の殺菌処理手段のノズル５と、ボトル２内に温水を注入して殺菌する第二の殺菌処理手段のノズル６と、内容物である飲料ａを殺菌処理済みのボトル２内に常温で充填する充填手段のノズル７と、ボトル２を蓋であるキャップ３で密封する密封手段としてのキャッパー８とが順に配置される。
【００６６】
また、ボトル２の外面を過酸化水素のミストで殺菌する外面殺菌処理手段も上記搬送路に沿って設けられるが、この実施の形態では上記第一の殺菌処理手段のノズル５がこの外面殺菌処理手段を兼ねている。
【００６７】
第一の殺菌処理手段のノズル５等が設けられる第一のホイール１１の上流側には導入コンベア１１ａが接続され、この導入コンベア１１ａ上にはブロー成形機９が配置される。ブロー成形機９にはプリフォーム１０が供給され、ブロー成形機９でプリフォーム１０から成形されたボトル２が導入コンベア１１ａにより一定ピッチで第一のホイール１１へと送られる。
【００６８】
第一の殺菌処理手段であるノズル５の設置数は一本でも複数本でもよい。このノズル５の先端における開口がボトル２の口部２ａの開口に所定の間隔を置いて正対する。ノズル５の開口から吐出する過酸化水素のミストがボトル２の口部２ａからボトル２内へと流れ込む。
【００６９】
また、第一のホイール１１においてノズル５下をボトル２が通る箇所には、ボトル２を取り囲むようにトンネル２９が設けられる。ノズル５の開口から吐出する過酸化水素のミストの一部はトンネル２９内に充満し、ボトル２の外面に付着してボトル２の外面を効率よく殺菌する。
【００７０】
過酸化水素のミストは、ミスト生成装置により生成される。ミスト生成装置は、図示しないが、無菌空気によって過酸化水素を噴出する二流体スプレーと、この二流体スプレーから供給された過酸化水素の噴霧を加熱して気化させる気化部とを備えるもので、公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。このミスト生成装置から吐出された過酸化水素の微細なミストがノズル５から上記ボトル２の内部に吹き込まれ、ボトル２の内面の全面に均一にムラなく付着する。ボトル２の内面に付着したミストは結露し、高濃度の過酸化水素となって、ボトル２の内面を速やかに殺菌する。
【００７１】
なお、この実施の形態２では、このミストは従来のアセプティック法におけるよりも供給量が少ない。このミストにより、ボトル２内の細菌の栄養細胞、カビ及び酵母は殺菌されるが、細菌の芽胞は生残する。
【００７２】
上記第一の殺菌処理手段のノズル５を含むように、第一のホイール１１の回りは第一の無菌チャンバー２３に囲まれる。第一の無菌チャンバー２３内はノズル５から吐出されるミストｂで充満し、同じく第一の無菌チャンバー２３内に供給される無菌エアと共に第一の無菌チャンバー２３におけるボトル２の出入口から吹き出し、微生物を含んだ外気の侵入を阻止する。上記ノズル５はこの第一の無菌チャンバー２３内の定位置に固定される。
【００７３】
上記ノズル５から吐出されるミストは、第一の無菌チャンバー２３内のトンネル２９内において、ボトル２内に高濃度の過酸化水素ミストとなって滞留し、また、ボトル２外へも流れてボトル２の外面上に付着し或いは第一の無菌チャンバー２３内を漂う細菌の栄養細胞、カビ及び酵母を殺菌する。
【００７４】
第二のホイール１２の外周に配置されるグリッパは、図示しないが水平枢軸を介して第二のホイール１２側に支持され、第二のホイール１２の旋回軸を中心にして円弧状に湾曲するカムに接触することにより、第一のホイール１１との接点からボトル２を受け取って進行すると、カムの案内により上下反転する。これにより、ボトル２も上下反転し、その口部２ａが下向きとなる。
【００７５】
第二の殺菌処理手段のノズル６は、下向きになったボトル２内に温水を供給するため上向きに一本又は複数本配置される。ノズル６は各グリッパの真下にグリッパと共に旋回運動をするように設けられる。図示しないが、各ノズル６は各グリッパの真下においてカム機構によって上下動しボトル２内に出入り可能である。また、第二の殺菌処理手段は、無菌の温水をマニホルド、中空管等からノズル６に供給するようになっている。ノズル６から吹き出た温水はボトル２内を巡った後、口部２ａから流れ出る。各ボトル２の温水による殺菌は図３中ホイール１２の回りの二点鎖線で示す領域内において行われる。
【００７６】
なお、この温水は、芽胞の生残は許容するがカビ、酵母を滅菌することができる殺菌条件で加熱殺菌した後に６５℃〜７５℃の温度まで冷却されており、５〜１０Ｌ／ｍｉｎの流量でノズル６から各ボトル２内に供給される。
【００７７】
この温水によって、過酸化水素によって損傷を受けた子嚢菌類等の一部のカビが殺菌される。また、この温水によって、ボトル２内に残留した余剰の過酸化水素が洗い流され、ボトル２外に排出される。また、この温水の熱によってボトル２の外面に付着した過酸化水素によるボトル２の外面の殺菌効果が高められる。
【００７８】
図３に示すように、第二の殺菌処理手段のノズル６を含むように第二〜第四のホイール１２，１３，１４の回りが第二の無菌チャンバー２４により覆われる。この第二の無菌チャンバー２４内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【００７９】
温水で殺菌処理されたボトル２は、第二のホイール１２から第三〜第五のホイール１３，１４，１５を経て第六のホイール１６へと受け渡される。この第六のホイール１６の所定位置に内容物充填手段である充填機２５が設置される。ボトル２はこの第六のホイール１６のグリッパに把持されて搬送されつつ充填機２５で内容物である飲料ａが充填される。充填機２５はノズル７を有し、このノズル７から飲料ａを所定量だけボトル２内に充填するようになっている。ノズル７は一本又は複数本設けることができる。
【００８０】
充填時の飲料ａの温度は例えば２℃〜４０℃程度の常温である。また、飲料ａの酸性度は、望ましくはｐＨ４．６未満、より望ましくはｐＨ４未満であり、トマトジュース、野菜ジュース、レモンティー、オレンジジュース、乳性炭酸飲料、機能性飲料、炭酸入りレモンジュース、ぶどうジュース、果汁ジュース等が充填される。
【００８１】
充填機２５のノズル７を含むように第五のホイール１５から第七のホイール１７にわたる箇所が第三の無菌チャンバー２６により囲まれる。この第三の無菌チャンバー２６内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【００８２】
図３に示すように、第八のホイール１８の所定位置に密封手段であるキャッパー８が設置される。
【００８３】
このキャッパー８に到達したボトル２内には飲料ａの液面上にヘッドスペースｂが生じており、このヘッドスペースｂ内に不活性ガスである窒素ガスＮが吹き込まれ、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換される。
【００８４】
図４に示すように、キャッパー８は、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３を対峙させて被せるためのキャッピングホルダ４を有する。キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８と一体で旋回可能な旋回盤３９の回りに多数配置される。各キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８の回転に伴い、ボトル２を把持したグリッパ３２と同期的に移動し、キャップ３をボトル２の口部２ａに対向させる。
【００８５】
なお、キャップ３は上記ボトル２の殺菌装置と同様な殺菌装置により予め殺菌処理されている。
【００８６】
キャッピングホルダ４は、キャップ３を嵌合保持する嵌合部４ａと、垂直方向に伸びて下端で嵌合部４ａを支持するロッド４ｂとを具備する。ロッド４ｂは上記旋回盤３９の上方に配置された図示しない駆動部からの動力により上下往復運動と回転運動とを行うようになっている。ロッド４ｂが上下往復運動を行うことによって、所定の場所で嵌合部４ａによってキャップ３を把持し、他の場所でキャップ３をボトル２の口部２ａにあてがうことができる。また、ロッド４ｂが回転運動を行うことによって、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締めることができる。
【００８７】
図４に示すように、上記旋回盤３９の下面にはロッド４ｂが挿入されるスリーブ４０が垂直に固定され、スリーブ４０よりも下方においてロッド４ｂにはロッド４ｂを回転可能に支持するためのベアリング４１とベアリングホルダ４２とが取り付けられる。スリーブ４０とベアリングホルダ４２には、ロッド４ｂの上下往復運動を案内するためのガイドレール４３とガイドレール４３に嵌り込むローラ４４とが取り付けられる。また、スリーブ４０とベアリングホルダ４２との間には、両者間の隙間を遮断するためのベローズ４５が取り付けられる。
【００８８】
また、キャッパー８には、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆うフード３０と、キャップ３をボトル２の口部２ａに被せる前から被せ終わるまで不活性ガスである窒素ガスＮをフード３０内に吹き込む窒素ガス供給手段とが設けられる。
【００８９】
フード３０は、上記旋回盤３９から上記スリーブ４０及びベローズ４５を囲むように垂下する上筒３０ａと下筒３０ｂとの二重筒構造とされることにより上下に伸縮可能に形成される。上筒３０ａと下筒３０ｂは入れ子状に嵌り合っており、上筒３０ａは旋回盤３９に固定され、下筒３０ｂは上筒３０ａに対して上下方向にスライド可能である。また、下筒３０ｂには、旋回盤３９に固定されたピストン・シリンダ装置４６のピストンロッド４６ａが連結され、ピストンロッド４６ａの伸縮動作により上筒３０ａに対して上下にスライド運動を行う。
【００９０】
下筒３０ｂには、図５に示すように、下筒３０ｂと口部２ａの外周との間を狭めて窒素ガスＮをフード３０の底側へ流れやすくするため、必要に応じて内筒３０ｃが設けられる。
【００９１】
窒素ガス供給手段は、窒素ガス注入口４７，４８をフード３０の上下筒３０ａ，３０ｂにそれぞれ備える。下側の窒素ガス注入口４８は、上述したと同様に、フード３０がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。窒素ガス注入口４８は下筒３０ｂから内筒３０ｃへと貫通し、内筒３０ｃ内に開口している。下筒３０ｂと内筒３０ｃとの間には窒素ガス注入口４８を形成するための導管３０ｄが設けられる。図４に示すように、上筒３０ａと下筒３０ｂとが重なり合った時に導管３０ｄに上筒３０ａが干渉しないように、上筒３０ａには縦溝３０ｅが形成される。
【００９２】
フード３０は旋回盤３９と共に高速で旋回運動するが、窒素ガス注入口４７，４８と旋回盤３９との間に設けられる図示しないロータリジョイントを介して窒素ガスＮは窒素ガス注入口４７，４８へと円滑に供給される。
【００９３】
上記第八のホイール１８の回りを走行するグリッパ３２の挟み片には、図４及び図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、フード３０の底の開口を開閉するシャッター３１が必要に応じて取り付けられる。シャッター３１は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂがボトル２の口部２ａを挟み込むと同時にフード３０の底の開口を僅少開状態で閉じ、図５に示すように窒素ガスＮをフード３０内に供給する際に外気のフード３０内への侵入を阻止する。
【００９４】
キャッピングホルダ４が図３中、位置ＩＶへと来た時は、図４に示すように、ピストンロッド４６ａの縮動作によって、下筒３０ｂは上昇して上筒３０ａと重なり合い、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード３０下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７からフード３０内に供給され、フード３０内が窒素ガスＮで満たされる。
【００９５】
次に、キャッピングホルダ４が図３中、位置ＩＶから位置Ｖへ移動する際、図４中、ピストンロッド４６ａが矢印ｕ方向へ伸動作し、下筒３０ｂは上筒３０ａの回りから下降し、図５に示すように、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。
【００９６】
窒素ガスＮはフード３０内に注入され続け、フード３０内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から空気を排除し、酸素をフード３０外に押し出す。また、その際ボトル２は高速で走行しているが、フード３０によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。フード３０内では、下側の窒素ガス注入口４８から流入した窒素ガスＮがボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れ、そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が向上する。
【００９７】
また、図５に示すように、ボトル２が走行する間、グリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、これに伴ってシャッター３１がフード３０の底を僅少開状態で閉じ、フード３０の下端の開口が外界から遮断される。従って、フード３０内への外気の巻き込みが防止され、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から空気が更に効率良く排除されることとなる。
【００９８】
キャッピングホルダ４が図３中、位置Ｖから位置ＶＩへ移動する際、図５中、キャッピングホルダ４が矢印ｖ方向に下降しつつ矢印ｗ方向に回転し、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻き締める。この最中も窒素ガスＮがフード３０内を流れ、フード３０内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【００９９】
このキャッパー８を含むように第八〜第十のホイール１８，１９，２０の回りが第四の無菌チャンバー２７により覆われる。この第四の無菌チャンバー２７内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【０１００】
キャッパー８により口部２ａをキャップ３で閉じられたボトル２は、リジェクト用の第十のホイール２０を経由して搬出用のコンベア２０ａから第四の無菌チャンバー２７外に包装体１として搬出され出荷される。一方、充填、キャッピング等に支障のあるボトル２はリジェクト用のコンベア２０ｂから別経路で第四の無菌チャンバー２７外に搬出され回収される。
【０１０１】
その他、第一〜第四の無菌チャンバー２３，２４，２６，２７には、チャンバー内殺菌装置が付設される。すべての無菌チャンバー２３，２４，２６，２７内は、包装体１の製造開始に先立ちこのチャンバー内殺菌装置により殺菌される。この殺菌は過酸化水素、過酢酸等の殺菌剤のスプレー、熱水の噴射、放水等により行われ、細菌の芽胞は残留するが細菌の栄養細胞、カビ及び酵母は殺菌される程度に行われる。
【０１０２】
以上のように、実施の形態２の装置によれば、細菌の芽胞を殺菌する必要がなく、無菌チャンバー２３，２４，２６，２７内やボトル２内を簡易かつ迅速に殺菌することができる。また、ボトル２内の細菌の芽胞を除く微生物の大半を第一の殺菌手段５で殺菌剤により殺菌し、子嚢菌類等殺菌剤によっても殺菌されにくい他の微生物を第一と第二の殺菌手段６の相乗効果により殺菌するので、ボトル２内には飲料ａの酸性によって発芽が抑止され静菌状態に保持される細菌の芽胞のみが残留し、これにより飲料ａの腐敗を防止し、飲料ａを長期間にわたり正常に保存することができる。また、ボトル２のヘッドスペースｂ（図１参照）内の酸素は、高置換率で窒素ガスＮにより置換されているので、飲料ａの酸化が解消又は低減し飲料ａの長期保存が可能となる。
【０１０３】
＜実施の形態３＞
この実施の形態３では、実施の形態２の無菌充填装置とは異なる構成の無菌充填装置によって上述の充填方法を実施するようになっている。
【０１０４】
図１０に示すように、この無菌充填装置は、上記ボトル２を所定の搬送路に沿って搬送する搬送手段を有する。
【０１０５】
搬送手段は、複数の各種ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６を次々と隣接するごとく水平に配置し、各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６の周りに図７（Ａ）（Ｂ）に例示するグリッパ３２を所定のピッチで多数配置することにより構成される。
【０１０６】
もちろん、これらのホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６は適宜追加削除が可能である。
【０１０７】
隣り合うホイールは互いに反対方向に所定の周速度で回転し、各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６の外周でグリッパ３２が各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６と同じ周速度で旋回する。
【０１０８】
搬送手段の搬送路は、各種ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６を接続することにより円弧の連続となって延び、この円弧の連続線上を多数のボトル２が所定の間隔で走行する。すなわち、ボトル２は上流側のホイールのグリッパ３２により把持されてホイールと共に旋回し、下流側のホイールに到達するとそのホイールのグリッパ３２に掴み替えられ、以後下流側のホイールへと順次送られる。
【０１０９】
上記搬送路に沿って、ボトル２を予備加熱する手段６７と、予備加熱したボトル２内に過酸化水素のミストを導入し、ボトル２の内面を殺菌する手段６８と、内面が殺菌されたボトル２内に熱風を吹き込んで、ボトル２を加熱するとともに、ボトル２外にミストを排出する手段６９と、ミストが排出されたボトル２内に無菌水の蒸気を導入する過酸化水素抽出手段７０と、蒸気を導入したボトル２内を洗浄液で洗浄し過酸化水素をボトル２外に排出する過酸化水素排出手段７１と、洗浄後に無菌の熱風をボトル２内に吹き込みボトル２内から水滴を除去するエアブロー手段７２とが順に配置される。また、ボトル２の外面を過酸化水素のミストで殺菌する外面殺菌手段７４も上記搬送路に沿って設けられる。この実施の形態では外面殺菌手段７４は上記予備加熱手段６７と同じ箇所に設けられる。
【０１１０】
予備加熱手段６７と外面殺菌手段７４は第一のホイール５２の外周に沿うように配置され、この第一のホイール５２に接する第二のホイール５３の外周に沿うようにボトル内面殺菌手段６８が配置される。両ホイール５２，５３の回りは内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー７３で囲まれる。
【０１１１】
予備加熱手段６７等が設けられる第一のホイール５２の上流側には複数個の導入ホイール４９，５０，５１の列が接続され、最上流の導入ホイール４９にはスクリュー７５が接続される。これら導入ホイール４９，５０，５１及びスクリュー７５も無菌チャンバー７６で囲まれる。図示しないブロー成形機等で成形されたボトル２がスクリュー７５により一定ピッチで無菌チャンバー７６内に導入されると、ボトル２は最上流の導入ホイール４９のグリッパ３２（図７（Ａ）（Ｂ）参照）により口部２ａを把持され、順次下流側の導入ホイール５０，５１のグリッパ３２を経て第一のホイール５２のグリッパ３２に受け渡される。
【０１１２】
予備加熱手段６７は、第一のホイール５２の外周に沿って湾曲する熱風供給箱７７を有する。この熱風供給箱７７には図示しないがブロア、ＨＥＰＡフィルタ及び電熱器が接続される。ブロアから引き込まれた空気がＨＥＰＡフィルタで浄化され、電熱器で所定温度まで加熱され、熱風となって熱風供給箱７７内に送られる。図示しないが、第一のホイール５２の旋回軸にはボトル２の口部２ａを掴むグリッパ３２のほか熱風を分配するための図示しないマニホルドが旋回可能に取り付けられ、第一のホイール５２と一体で旋回するようになっている。また、各グリッパ３２の上方に図示しないノズルが上下方向にスライド可能に、かつ第一のホイール５２と共に旋回可能に配置される。ノズルのスライド動作は、図示しないエアシリンダ装置又は第一のホイール５２の旋回軸を取り巻くように配置される円筒カムにより行うことができる。各ノズルにはマニホルドから伸びるフレキシブルホース製の分岐管が接続される。
【０１１３】
熱風供給箱７７内の熱風は第一のホイール５２の旋回軸の中空部を通ってマニホルド、分岐管を経てノズルに至る。第一のホイール５２へとボトル２が導入されると、ボトル２と共に走行するノズルが降下しボトル２内に侵入して熱風を吹き込む。熱風はボトル２全体を予備加熱する。熱風の吹き込みは第一のホイール５２が第二のホイール５３に接する箇所までの間において行われる。この箇所にボトル２が接近すると、ノズルがボトル２外へと上昇し熱風の吹き込みを止める。
【０１１４】
予備加熱手段６７は、ボトル２の口部２ａをボトル２の胴体とは別に加熱する口部加熱手段を必要に応じて備える。この口部加熱手段は、図示しないがノズルの外周に取り付けられる傘状の案内体であり、ノズルがボトル２内に挿入されると同時にこの案内体がボトル２の口部２ａの口縁を覆う。ノズルの先端からボトル２内に吹き込まれた熱風はボトル２内を巡った後口部２ａから吹き出し、案内体に案内されつつ口部２ａの外周に接触し口部２ａを外側から加熱する。
【０１１５】
外面殺菌手段７４は、ミスト生成装置７８と、ボトル２の搬送路を所定長さで覆うトンネル状の囲い７９とを有する。ミスト生成装置７８は公知のものであるからその詳細な説明は省略する。
【０１１６】
トンネル状の囲い７９は、第一のホイール５２が上記最下流の導入ホイール５１に接する箇所から第二のホイール５３に接する箇所へと円弧状に延びている。囲い７９内をグリッパ３２により把持されたボトル２とノズルとが通過する。ノズルから吹き出た過酸化水素のミストは囲い７９内に充満し、囲い７９内を通過するボトル２の外面の全面に皮膜となってムラなく付着する。ミストはボトル２の外面に付着して凝結し高濃度の過酸化水素となってボトル２の外面を適正に殺菌する。
【０１１７】
ボトル内面殺菌手段６８は第二のホイール５３が上記第一のホイール５２と接する箇所から第三のホイール５４に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第二のホイール５３の外周におけるグリッパ３２の真上に位置するようにボトル内面殺菌手段６８の図示しない基台が設置される。基台には上記ミスト生成装置７８と同様なミスト生成装置がグリッパ３２のピッチと同じピッチの間隔で複数台取り付けられ、各ミスト生成装置のノズルがグリッパ３２に保持されたボトル２の口部２ａに対向する。各ミスト生成装置で生成された過酸化水素のミストは、各ノズルの下方を走行するボトル２内に口部２ａから吹き込まれ、ボトル２の内面の全面にムラなく付着する。ミストはボトル２の内面に付着して凝結し、高濃度の過酸化水素となってボトル２の内面を速やかに殺菌する。
【０１１８】
ミスト排出手段６９は、第三のホイール５４が上記第二のホイール５３と接する箇所から第四のホイール５５に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第三のホイール５４の回りと第四のホイール５５の回りは、それぞれ内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー８０，８１で囲まれる。
【０１１９】
ミスト排出手段６９は、第三のホイール５４の各グリッパ３２の真上でグリッパ３２と共に旋回する図示しないノズルを備える。ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８と同様な機構によって上下動可能であり、また、上記ボトル内面殺菌手段６８と同様にして加熱した無菌空気である熱風を供給される。ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８によりミストが吹き込まれたボトルがグリッパ３２に掴まれた状態で到来すると、ボトル２内に侵入して熱風を吹き込む。熱風はボトル２の全体を加熱するとともに、ボトル２外にミストを排出する。熱風の吹き込みは第三のホイール５４が第四のホイール５５に接する箇所までの間において行われる。第四のホイール５５に接する箇所にボトル２が接近すると、ノズルがボトル２外へと上昇し熱風の吹き込みを止める。
【０１２０】
上記ボトル内面殺菌手段６８によりミストを吹き込まれたボトル２は、このミスト排出手段６９に至るまでの搬送路上において内部がミストで充満した状態に一定時間保持されるが、この一定時間内にボトル２の内面に付着し凝結した高濃度の過酸化水素がボトル２の内面をより効果的に殺菌する。
【０１２１】
このように高濃度の過酸化水素が、ボトル２の内面と、上述したようにボトル２の外面とに付着することから、ボトルの内外面が滅菌処理され、実施の形態２において残留した細菌の芽胞菌までも殺菌されることになる。
【０１２２】
第四のホイール５５は、例えば殺菌装置の始動当初に生じる殺菌不良のボトル２を回収するために設けられる。殺菌不良のボトル２の到来を知らせる信号が図示しない制御部から発せられると、第三のホイール５４のグリッパ３２から第四のホイール５５のグリッパ３２がボトル２を受け取って搬送路外に排出する。正常に殺菌されたボトル２は第三のホイール５４の搬送路から第四のホイール５５を素通りして次の第五のホイール５６における搬送路へと向う。
【０１２３】
過酸化水素抽出手段７０は、第五のホイール５６が上記第三のホイール５４と接する箇所から第六のホイール５７に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第五のホイール５６及び第六のホイール５７の回りは、第六のホイール５７に接する第七のホイール５８の周りと共に、内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー８２で囲まれる。
【０１２４】
過酸化水素抽出手段７０は、この第五のホイール５６の各グリッパ３２の真上にグリッパ３２と共に旋回する図示しないノズルを備える。各ノズルは各グリッパ３２の真上に固定される。もちろん、ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８と同様な機構によって上下動させボトル２内に出入り可能としてもよい。
【０１２５】
過酸化水素抽出手段７０は無菌水の蒸気を発生させるための図示しない蒸気発生装置を備える。蒸気発生装置は、例えば上記ミスト生成装置と略同様な構造であり、二流体スプレーと、この二流体スプレーから供給された水の噴霧を加熱して気化させる気化部とを備える。気化部で気化した水のガスは無菌の熱風によって高温の水蒸気となってノズルへと流れ、ノズルからボトル２内に吹き込まれる。
【０１２６】
ボトル２内に吹き込まれた蒸気はボトル２全体を加熱するとともに、ボトル２内面に接触して凝結し、ボトル２の内面に無菌水の皮膜となって付着する。この皮膜がボトル２の内面に残留した過酸化水素を吸着する。この無菌水の皮膜により、過酸化水素のボトル２の壁への浸透が抑止され、また、すでにボトル２の壁に浸透した過酸化水素の粒子が無菌水の皮膜内に抽出される。
【０１２７】
蒸気の吹き込みは第五のホイール５６が第六のホイール５７に接する箇所までの間において行われる。第六のホイール５７に接する箇所にボトル２が接近すると、蒸気の吹き込みが停止される。蒸気発生装置は、必要に応じて設けられる。
【０１２８】
過酸化水素排出手段７１は、第六のホイール５７が上記第五のホイール５６に接する箇所から第七のホイール５８に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。
【０１２９】
この第六のホイール５７の外周にも上記グリッパ３２と同様なグリッパ３２が所定のピッチで配置されるが、これらのグリッパ３２は図示しない水平枢軸を介して第六のホイール５７側に支持される。また、図示しないが第六のホイール５７の旋回軸を中心にして円弧状に湾曲するカムに各グリッパ３２が接触するようになっている。第六のホイール５７の旋回によりグリッパ３２が第五のホイール５６との接点からボトル２を受け取って進行すると、カムの案内により上下反転し、従って、ボトル２も上下反転してその口部２ａが下向きとなる。
【０１３０】
過酸化水素排出手段７１は、各グリッパ３２の真下にグリッパ３２と共に旋回運動する図示しないノズルを備える。各ノズルは各グリッパ３２の真上において上記予備加熱手段６７と同様な機構によって上下動しボトル２内に出入り可能である。また、過酸化水素排出手段７１は上記予備加熱手段６７と同様な機構によって無菌水である洗浄液をマニホルド、中空管等からノズルに供給するようになっている。無菌水は常温でもよいが洗浄効果を高めるため望ましくは所定の温度まで予め加熱される。ノズルから吹き出た洗浄液はボトル２内に流入した後、口部２ａから流れ出る。
【０１３１】
グリッパ３２により逆さまに保持されたボトル２が到来すると、ノズルがボトル２内に侵入し洗浄液を噴出する。ボトル２内に噴出した洗浄液はボトル２の内面から殺菌に使用された過酸化水素を無菌水の皮膜ごと洗い流し、ボトル２の下方に流れ落ちる。洗浄液の注入は第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する箇所の手前までの間において行われる。この第七のホイール５８の手前の箇所にボトル２が接近すると、洗浄液の注入が停止される。ボトル２内には過酸化水素抽出手段７０によって形成された蒸気の皮膜により過酸化水素が抽出されているので、この過酸化水素抽出手段７０による洗浄は簡潔に行われ、従って短時間で過酸化水素の容器外排出が行われ、また、洗浄のための無菌水の使用量は低減する。
【０１３２】
エアブロー手段７２は、第六のホイール５７における搬送路上において、上記過酸化水素のボトル外排出が終了した箇所から第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する箇所までの間に配置される。エアブロー手段７２は、第六のホイール５７のグリッパ３２により下向きに保持されたボトル２内に無菌空気からなる熱風を吹き込むための図示しないノズルを備える。これらのノズルは上記過酸化水素抽出手段７０のノズルと同様にグリッパ３２に固定される。
【０１３３】
各ノズルには上記予備加熱手段６７と同様にマニホルド等を介して無菌空気の熱風が供給される。無菌空気は必要に応じて常温で使用される。ノズルは上記過酸化水素排出が終了したボトル２がグリッパ３２に掴まれた状態で到来すると、ボトル２の口部２ａからボトル２内に熱風を吹き込む。熱風はボトル２全体を加熱するとともに、ボトル２内面に付着した無菌水を吹き飛ばし、さらに必要であれば乾燥させる。これにより、過酸化水素の除去が促進される。熱風の吹き込みは第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する手前の箇所までの間において行われる。第七のホイール５８に接する箇所にボトル２が接近すると、グリッパ３２がカムに接することにより元の正立状態に復帰し、第七のホイール５８のグリッパ３２に把持される。
【０１３４】
上記過酸化水素の容器外排出等が行われる無菌チャンバー８２に接して、無菌処理されたボトル２内への内容物の充填が行われる無菌チャンバー８３が設けられる。この無菌チャンバー８３内には上記第七のホイール５８に連結される各種ホイール５９，６０，６１の列が配置され、所定のホイール６１に接するように充填機８４が設置される。ボトル２は各種ホイール５９，６０，６１のグリッパ３２に把持されて搬送されつつ充填機８４で内容物を充填された後、次の無菌チャンバー８５内に移動する。
【０１３５】
次の無菌チャンバー８５内には、各種ホイール６２，６３，６４，６５，６６の列が配置され、所定のホイール６３に対して打栓機であるキャッパー８６が設置される。内容物が充填されたボトル２がこの無菌チャンバー８５内に搬入されると、ホイール６３においてグリッパ３２に把持されたボトル２の口部２ａにキャッパー８６によりキャップ３（図１参照）が施される。
【０１３６】
このキャッパー８６は実施の形態１におけるキャッパー８と同様な構造を有するもので、図１０中ＩＶ、Ｖ、ＶＩの各位置において、図４、図５、図６に示したように動作する。
【０１３７】
すなわち、キャッピングホルダ４が図１０中、位置ＩＶへと来た時は、図４に示すように、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード３０下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７からフード３０内に供給され、フード３０内が窒素ガスＮで満たされる。
【０１３８】
次に、キャッピングホルダ４が図１０中、位置ＩＶから位置Ｖへと移動する際、図４中、ピストンロッド４６ａの矢印ｕ方向への伸動作によって下筒３０ｂは上筒３０ａの回りから下降し、図５に示すように、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。窒素ガスＮはフード３０内に注入され続け、フード３０内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から酸素を排除し、フード３０外に押し出す。また、その際ボトル２は高速で走行しているが、フード３０によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。
【０１３９】
また、図５に示すように、ボトル２が走行する間、グリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、これに伴ってシャッター３１が閉じ、フード３０の下端の開口が外界から遮断される。従って、フード３０内への外気の巻き込みが防止され、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から空気が更に効率良く排除されることとなる。
【０１４０】
キャッピングホルダ４が、図１０中、位置Ｖから位置ＶＩへと移動する際は、図５中、キャッピングホルダ４が矢印ｖ方向に下降しつつ矢印ｗ方向に回転し、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締める。この最中も窒素ガスＮがフード３０内を流れ、フード３０内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【０１４１】
キャップ３で閉じられたボトル２はリジェクト用のホイール６５を経由して搬出用のホイール６６から無菌チャンバー８５外に搬出され出荷される。一方、充填、キャッピング等に支障のあるボトル２はリジェクト用のホイール６５から別経路で無菌チャンバー８５外に搬出され回収される。
【０１４２】
以上のように、実施の形態３の装置によれば、ボトル２内の細菌の芽胞を含めた微生物を滅菌することができるので、ボトル２内の飲料ａの腐敗を防止し、飲料ａを長期間にわたり正常に保存することができる。また、ボトル２のヘッドスペースｂ（図１参照）内の酸素は、高置換率で窒素ガスＮにより置換されているので、飲料ａの酸化が解消又は低減し飲料ａの長期保存が可能となる。
【０１４３】
＜実施の形態４＞
図１１乃至図１３に示すように、この実施の形態４では、実施の形態２、３のキャッパーとは異なる構造のキャッパーが使用される。
【０１４４】
このキャッパーは、図１０に示すように、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３を対峙させて被せるためのキャッピングホルダ４を有する。キャッピングホルダ４は、実施の形態２、３で用いられるものと同様な構造を有するもので、図３中、第八のホイール１８または図１０中ホイール６３の回りに多数配置される。各キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８又はホイール６３の回転に伴い、ボトル２を把持したグリッパ３２（図７（Ａ）（Ｂ）参照）と同期的に移動し、キャップ３をボトル２の口部２ａに対向させる。
【０１４５】
キャッピングホルダ４は、キャップ３を嵌合保持する嵌合部４ａと、嵌合部４ａを支持し垂直方向に伸びるロッド４ｂとを具備する。ロッド４ｂは上記第八のホイール１８またはホイール６３の上方に配置された図示しない端面カム等による案内によって上下往復運動を行い、また図示しないモータにより回転運動を行うようになっている。ロッド４ｂが上下往復運動を行うことによって、所定の場所で嵌合部４ａによってキャップ３を把持し、他の所定の場所でキャップ３をボトル２の口部２ａにあてがい、また、ロッド４ｂが回転運動を行うことによって、図１３に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締める。
【０１４６】
また、このキャッパーには、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆うフード８７と、キャップ３をボトル２の口部２ａに被せる前から被せ終わるまで不活性ガスである窒素ガスＮをフード８７内に吹き込む窒素ガス供給手段とが設けられる。
【０１４７】
図１１乃至図１３に示すように、フード８７は上記ロッド４ｂに上下方向にスライド自在に取り付けられる。すなわち、フード８７には上下方向に伸びるロッド８８が連結され、このロッド８８が上記第八のホイール１８（図３参照）またはホイール６３（図１０参照）の上方に配置された図示しない端面カム等による案内によって上下往復運動を行うようになっている。
【０１４８】
このフード８７は、円筒形の筒体８７ａと、筒体８７ａの上端に固定される上端板８７ｂと、筒体８７ａの下端に固定される穴明き板８７ｃとを具備する。
【０１４９】
上端板８７ｂの中心をロッド４ｂが上下に貫通し、上端板８７ｂがロッド４ｂに接する箇所には、軸受であるブッシュ８７ｄが設けられる。これにより、フード８７とロッド４ｂとは上下方向での相対的なスライドが可能である。
【０１５０】
穴明き板８７ｃは、その中心に円形の穴８９を有し、図１１乃至図１３に示すように、この穴８９をキャッピングホルダ４やボトル２の口部２ａが通るようになっている。図１２に示すように、この穴明き板８７ｃの穴８９にボトル２の口部２ａが通されることにより、フード８７の底が僅少開状態で閉じられる。すなわち、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間の隙間が小さくなった状態でフード８７の底が閉じられる。このように、この穴明き板８７ｃによれば、フード８７の底を簡易に僅少開状態で閉じることができ、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間の隙間を一層低減することができる。その結果、次に述べる窒素ガス供給手段によって供給される窒素ガスＮがフード８７内に充満しやすくなり、また、外気がフード８７内に侵入し難くなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が更に向上する。
【０１５１】
窒素ガス供給手段は、窒素ガス注入口４７，４８をフード８７の筒体８７ａに備える。フード８７はボトル２と共に高速で旋回運動するが、窒素ガス注入口４７，４８と図示しない窒素ガス供給源との間に設けられる図示しないロータリジョイントを介して窒素ガスＮは窒素ガス注入口４７，４８へと円滑に供給される。ことに、下側の窒素ガス注入口４８は、図１２に示すように、フード８７がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。
【０１５２】
次に、このキャッパーの作用について述べる。
【０１５３】
キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置ＩＶへと来た時は、図１１に示すように、フード８７は上昇しており、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード８７下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７，４８からフード８７内に供給され、フード８７内が窒素ガスＮで満たされる。
【０１５４】
次に、キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置ＩＶから位置Ｖへと移動する際に図１１中矢印ｕ方向にロッド８８がフード８７を伴って下降し、図１２に示すように、フード８７はロッド４ｂに沿って下方にスライドし、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。フード８７はその下端の穴明き板８７ｃがグリッパ３２に接する程度まで降下する。
【０１５５】
ボトル２の口部２ａは、穴明き板８７ｃの穴８９をフード８７内に貫通し、フード８７の底は僅少開状態で閉じられる。すなわち、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間に小さい隙間が形成された状態でフード８７の底が閉じられる。これにより、窒素ガス注入口４７，４８から供給される窒素ガスＮがフード８７内に充満しやすくなり、また、外気がフード８７内に侵入し難くなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換効率が更に向上する。
【０１５６】
図１２に示すように、窒素ガスＮはフード８７内に注入され続け、フード８７内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から酸素を排除し、フード８７外に押し出す。フード８７内では、下側の窒素ガス注入口４８から流入した窒素ガスＮがボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れ、そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が向上する。
【０１５７】
また、図１２の工程において、ボトル２は高速で走行しているが、フード８７によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。
【０１５８】
キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置Ｖから位置ＶＩへと移動する際に図１２中矢印ｖ方向にロッド４ｂがキャップ３を伴って下降し、また、ロッド４ｂが矢印ｗ方向にキャップ３を回転させる。その結果、図１３に示すように、フード８７内でボトル２の口部２ａがキャップ３で閉じられる。この最中も窒素ガスＮがフード８７内を流れ、フード８７内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【０１５９】
かくてキャッパーにより口部２ａをキャップ３で閉じられたボトル２は、充填装置外に包装体１として搬出され出荷される。
【０１６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、容器としてボトルを使用したが、本発明はボトル以外の形態、例えばカップ状の容器、パウチ、スパウト付きパウチ等の容器についても適用可能である。プラスチック製の容器以外の例えばガラス製、金属製の容器についても適用可能である。不活性ガスは窒素ガス以外のガスを用いることも可能である。また、充填する内容物を飲料である煎茶としたが、それ以外の抹茶、紅茶、ウーロン茶等の茶飲料、ジュース、機能性飲料、酸化劣化の著しい飲料、飲料以外の内容物の充填にも適用可能である。さらに、本発明においては上記殺菌方法以外の他の殺菌方法を利用して容器を殺菌することも可能であり、ホットパック充填にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明に係る充填方法及び装置によって飲料が充填されたボトルの部分切欠正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る充填方法を表す説明図であり、（Ａ）はキャップをボトルの口部に対向させた状態、（Ｂ）はキャップと口部の回りをフードで覆って窒素ガスを供給する状態、（Ｃ）はキャップを口部に巻締める状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態１に係る充填方法を実施するための実施の形態２に係る装置を示す平面図である。
【図４】図３中、位置ＩＶにおける垂直断面図である。
【図５】図３中、位置Ｖにおける垂直断面図である。
【図６】図３中、位置ＶＩにおける垂直断面図である。
【図７】グリッパの平面図であり、（Ａ）は開状態、（Ｂ）は閉状態を示す。
【図８】窒素ガスの流量と保持時間とヘッドスペース内置換率との関係を表すグラフである。
【図９】酸素によるアスコルビン酸の劣化速度を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る充填装置の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがキャップをボトルの口部に対峙させた状態を示す垂直断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがキャップとボトルの口部をフードで覆った状態を示す垂直断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがボトルの口部にキャップを巻締めた状態を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１…包装体
２…ボトル
２ａ…ボトルの口部
３…キャップ
７…飲料充填ノズル
８…キャッパー
２６，２７…無菌チャンバー
３０，８７…フード
３１…シャッター
３２…グリッパ
３３ａ，３３ｂ…挟み片
４７，４８…窒素ガス注入口
ａ…飲料
ｂ…ヘッドスペース
Ｎ…窒素ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば煎茶等の液体やコーヒー等の粉状体である内容物を容器に充填する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボトル等の容器に飲料等の内容物を充填した後、直ちに口部をキャップで密封すると、容器内における内容物の表面とキャップとの間のヘッドスペース内に空気が閉じ込められる。容器内の内容物はこの空気に含まれる酸素によって酸化したり、変質したり、劣化したりする。
【０００３】
これを防止するため、従来キャップの内側に突起物を設け、キャッピング時にこの突起物をヘッドスペース内に挿入することでヘッドスペース内から空気を排除しようとしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ヘッドスペース内に液体窒素を滴下したり、充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させたり、窒素ガスと蒸気の混合気をヘッドスペース内に供給したりすることによって、ヘッドスペース内から空気を排除することも試みられている（例えば、特許文献２，３，４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８１３０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３１０１０号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７４６３号公報
【特許文献４】特開２００４−３３１１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したキャップ内の突起物でヘッドスペース内から空気を排除する方法は、キャップに突起物を設けなければならないので、キャップの構造が複雑化し、また、キャップを容器の口部に装着し難いという問題があり、また、突起物と口部および液面との間にはキャッピングを円滑に行うために隙間を設けておかなければならないので、ある程度の空気の残留は許容せざるを得ないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の液体窒素をヘッドスペース内に充填する方法、特許文献３の充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させる方法は、いずれの場合もキャップを開けて容器から中味を取り出す際に、窒素ガスの圧力で中味が容器の口部から噴き出しやすくなるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２の液体窒素をヘッドスペース内に充填する方法、特許文献３の充填する前の飲料に窒素ガスを過溶解させる方法、特許文献４の窒素ガスと蒸気の混合気をヘッドスペース内に供給する方法は、いずれの場合もキャップを被せる際にキャップの空洞内に溜まった空気がヘッドスペース内に入りやすくなるという問題がある。さらに、いずれの場合も自動充填装置で容器を高速で走行させつつ飲料等を充填するときは、ヘッドスペース内の窒素ガスが容器の口部から外部に吸い出され、外気がヘッドスペース内に侵入しやすくなるという問題がある。容器は間欠送り又は連続送りにより搬送されるが、高速で搬送されるほどヘッドスペース内の窒素ガスが容器の口部から外部に吸い出され外気が侵入する現象は顕著となる。また、間欠送りの場合よりも連続送りの場合の方がこの現象はより顕著となる。
【０００９】
したがって、本発明は、容器を走行させて、内容物を充填しヘッドスペース内に窒素ガス等の不活性ガスを供給する場合であっても、特殊なキャップを使用することなく、ヘッドスペース内の空気を高置換率で不活性ガスと置換することができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
【００１１】
すなわち、請求項１に係る発明は、容器（２）を走行させて内容物（ａ）を容器（２）の口部（２ａ）から容器（２）内に充填し、容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込み、上記口部（２ａ）をキャップ（３）で閉じる内容物（ａ）の充填方法において、上記容器（２）内に内容物（ａ）を充填した後に、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させて、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方をフード（３０，８７）で覆い、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０，８７）内に吹き込んで上記フード（３０，８７）内、上記ヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除することを特徴とする内容物の充填方法である。
【００１２】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）の底における上記容器（２）の外面との間を僅少開状態で閉じるようにしてもよい。
【００１３】
請求項３に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガスを窒素ガス（Ｎ）とすることができる。
【００１４】
請求項４に記載されるように、請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物（ａ）は非炭酸飲料とすることができる。
【００１５】
請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を供給し、無菌のキャップ（３）を被せることができる。
【００１６】
請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、容器（２）を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段（３２）を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物（ａ）を充填する内容物充填手段（７）と、キャップ（３）を上記内容物（ａ）が充填された容器（２）の口部（２ａ）に対峙させて被せるキャッパー（８）と、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方を覆うフード（３０，８７）と、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に被せる前から被せ終わるまで不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０，８７）内に吹き込んで上記フード（３０，８７）内、上記容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除する不活性ガス供給手段（４７，４８）とが配置されたことを特徴とする内容物の充填装置である。
【００１８】
請求項８に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器（２）の口部（２ａ）をその両側から挟み片で挟んで移動するグリッパ（３２）を有し、このグリッパ（３２）の挟み片（３３ａ，３３ｂ）に上記フード（３０，８７）の底を開閉するシャッター（３１）が取り付けられたものとすることができる。
【００１９】
請求項９に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フード（８７）の底に穴明き板（８７ｃ）が取り付けられ、この穴明き板（８７ｃ）の穴（８９）に上記容器（２）の口部（２ａ）が通されることによりフード（８７）の底が僅少開状態で閉じられるようにしたものとすることができる。
【００２０】
請求項１０に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路が無菌チャンバー（２６，２７）で覆われたものとすることができる。
【００２１】
請求項１１に記載されるように、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によれば、容器（２）を走行させて内容物（ａ）を容器（２）の口部（２ａ）から容器（２）内に充填し、容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込み、上記口部（２ａ）をキャップ（３）で閉じる内容物（ａ）の充填方法において、上記容器（２）内に内容物（ａ）を充填した後に、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させて、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方をフード（３０）で覆い、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に吹き込んで上記フード（３０）内、上記ヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除するので、容器（２）を高速走行させて、内容物（ａ）を充填しヘッドスペース（ｂ）内に窒素ガス等の不活性ガス（Ｎ）を供給する場合であっても、特殊なキャップ（３）を使用することなく、ヘッドスペース（ｂ）内の空気を確実に排除することができ、ヘッドスペース（ｂ）内への空気の巻き込みを防止することができ、不活性ガス（Ｎ）よるヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めることができる。また、このようにヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めうることから、容器（２）を薄肉軽量化することによる外気中の酸素の透過率が高くなったとしても中味の内容物（ａ）の酸化が低減し長期保存が可能となる。また、液化不活性ガスではなく不活性ガス（Ｎ）をヘッドスペース（ｂ）内に供給することから、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）の過充填を防止することができ、従ってキャップ（３）を開けた際における容器（２）からの中味の内容物（ａ）の急激な吹出しを防止することができる。
【００２３】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０）の底における上記容器（２）の外面との間を僅少開状態で閉じるようにした場合は、フード（３０）内への外気の侵入を防ぎ、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）による置換率を更に高めることができる。
【００２４】
請求項３に記載されるように、請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガス（Ｎ）を窒素ガスとすれば、中味の内容物（ａ）への溶け込みを防止し、内容物（ａ）の風味等が損なわれないようにすることができる。
【００２５】
請求項４に記載されるように、請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物（ａ）が非炭酸飲料、例えば茶飲料、果汁飲料、コーヒー等の酸化されやすいものであっても、その酸化、劣化を抑止することで風味等が損なわれないようにすることができる。
【００２６】
請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を供給し、無菌のキャップ（３）を被せるものとすれば、内容物（ａ）を無菌状態で長期保存することができる。
【００２７】
請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすれば、ヘッドスペース内の酸素を不活性ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。
【００２８】
請求項７に係る発明によれば、容器（２）を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段（３２）を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物（ａ）を充填する内容物充填手段（７）と、キャップ（３）を上記内容物（ａ）が充填された容器（２）の口部（２ａ）に対峙させて被せるキャッパー（８）と、上記キャップ（３）と上記口部（２ａ）の双方を覆うフード（３０）と、上記キャップ（３）を上記口部（２ａ）に被せる前から被せ終わるまで不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に吹き込んで上記フード（３０）内、上記容器（２）のヘッドスペース（ｂ）内及び上記キャップ（３）内から酸素を排除する不活性ガス供給手段（４７，４８）とが配置された内容物の充填装置であるから、搬送手段（３２）によって容器（２）を高速走行させつつ、内容物（ａ）を充填しヘッドスペース（ｂ）内に窒素ガス等の不活性ガス（Ｎ）を供給する場合であっても、特殊なキャップ（３）を使用することなく、ヘッドスペース（ｂ）内の空気を確実に排除することができ、ヘッドスペース（ｂ）内への空気の巻き込みを防止することができ、不活性ガス（Ｎ）よるヘッドスペース（ｂ）内の置換率を高めることができる。また、このようにヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）よる置換率を高めうることから、容器（２）を薄肉軽量化することによる外気中の酸素の透過率が高くなったとしても中味の内容物（ａ）の酸化が低減し長期保存が可能となる。また、不活性ガス（Ｎ）を液体ではなく当初よりガス状態でヘッドスペース（ｂ）内に供給することから、ヘッドスペース（ｂ）内の不活性ガス（Ｎ）の過充填を防止することができ、従ってキャップ（３）を開けた際における容器（２）からの中味の急激な吹出しを防止することができる。
【００２９】
請求項８に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器（２）の口部（２ａ）をその両側から挟み片（３３ａ，３３ｂ）で挟んで移動するグリッパ（３２）を有し、このグリッパ（３２）の挟み片（３３ａ，３３ｂ）に上記フード（３０）の底を開閉するシャッター（３１）が取り付けられたものとすれば、不活性ガス（Ｎ）をフード（３０）内に供給する最中におけるフード（３０）内への外気の侵入を防止することができる。従って、フード（３０）内、ヘッドスペース（ｂ）内及びキャップ（３）内から空気を更に効率良く排除することができる。
【００３０】
請求項９に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フード（８７）の底に穴明き板（８７ｃ）が取り付けられ、この穴明き板（８７ｃ）の穴（８９）に上記容器（２）の口部（２ａ）が通されることによりフード（８７）の底が僅少開状態で閉じられるようにしたものとすれば、フード（８７）の底を簡易に閉じて隙間を一層低減しヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ、Ｍ）による置換効率を更に高めることができる。
【００３１】
請求項１０に記載されるように、請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路を無菌チャンバー（２６，２７）で覆うものとすれば、この無菌チャンバー（２６，２７）内の無菌雰囲気下で、無菌の容器（２）を走行させつつ、無菌の内容物（ａ）を充填し、無菌の不活性ガス（Ｎ）を上記フード（３０）内に供給し、無菌のキャップ（３）を容器（２）の口部（２ａ）に被せることができるので、内容物（ａ）を無菌状態で長期保存することができる包装体（１）を製造することができる。
【００３２】
請求項１１に記載されるように、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード（３０，８７）内に吹き込む不活性ガス（Ｎ）の各種の流量について、上記フード（３０，８７）で上記容器（２）の口部（２ａ）及び上記キャップ（３）を覆って上記フード（３０，８７）内に不活性ガス（Ｎ）を吹き込む時間と、上記ヘッドスペース（ｂ）内の酸素の不活性ガス（Ｎ）による置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガス（Ｎ）を供給するものとすれば、ヘッドスペース内の酸素を不活性ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の最良の形態について図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１に例示するように、本発明に係る方法によって製造される包装体１は、容器であるボトル２と蓋であるキャップ３とを備える。ボトル２の口部２ａには雄ネジ２ｂが形成され、キャップ３には雌ネジ３ａが形成され、雌雄ネジ３ａ，２ｂの螺合によりボトル２の口部２ａが密封される。ボトル２内には、内容物である飲料ａが充填されている。また、ボトル２内の飲料ａの液面よりも上方のヘッドスペースｂ内には、不活性ガスである窒素ガスが吹き込まれている。この実施の形態１では飲料ａとして非炭酸飲料である煎茶がボトル２に充填されている。ヘッドスペースｂ内には液体に対し難溶性の窒素ガスが吹き込まれているので、煎茶である内容物の風味等は損なわれない。
【００３５】
ボトル２は、略試験管状のＰＥＴ製プリフォーム（図示せず）をブロー成形することにより形成される。ボトル２は、ＰＥＴに限らずポリプロピレン、ポリエチレン等他の樹脂を用いて製造することも可能である。プリフォームは、射出成形等により成形され、略試験管状の本体とボトル２におけると同様な口部２ａとを備える。この口部２ａにはプリフォームの成形と同時に雄ネジ２ｂが形成される。キャップ３は高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を材料にして射出成形等により形成され、キャップ３の成形と同時に雌ネジ３ａも形成される。
【００３６】
ボトル２内は、内容物である飲料ａの充填前に、例えば殺菌剤と温水とで殺菌される。殺菌剤としては例えば過酸化水素や過酢酸が用いられる。この過酸化水素のミスト又はガスがボトル２内に口部２ａから導入されることによって、ボトル２の内面がムラなく殺菌される。また、過酸化水素による殺菌の後に温水がボトル２内に導入されることによって、ボトル２内が洗浄され、殺菌に使用された過酸化水素が洗い流される。
【００３７】
飲料ａは、この殺菌処理されたボトル２内に常温（例えば、２℃〜４０℃）で充填される。飲料ａは予め加熱等により殺菌処理され、常温まで冷却された上でボトル２内に充填される。
【００３８】
不活性ガスである窒素ガスは、図２に示す方法によって、ボトル２のヘッドスペースｂ内に吹き込まれる。
【００３９】
ボトル２内には、あらかじめノズルから飲料ａがボトル２の口部２ａを通して充填される。
【００４０】
具体的には、ボトル２は後述するグリッパ（図７参照）により把持され、或いはコンベア上に乗せられて水平方向に高速で走行し、ボトル２と同期的に走行するノズル７（図３参照）がボトル２の口部２ａからボトル２内に飲料ａを定量充填する。ボトル２の走行速度は、生産効率等の面から、例えば０．２ｍ／秒〜２ｍ／秒とされる。
【００４１】
ボトル２内は望ましくは上述したように予め殺菌処理されている。また、ボトル２の外面も同様にして殺菌処理されている。
【００４２】
続いて、図２（Ａ）に示すように、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３が対峙する。キャップ３はキャッピングホルダ４により保持されつつボトル２と同期的に走行する。
【００４３】
ボトル２とキャップ３が並走する状態で、図２（Ｂ）に示すように、キャップ３とボトル２の口部２ａの双方がフード３０で覆われる。フード３０はキャップ３を保持するキャッピングホルダ４と一体で走行しつつ、ボトル２側に降下し、ボトル２の口部２ａおよびキャップ３に被さる。
【００４４】
図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、キャップ３がボトル２の口部２ａに対峙した時から被せ終わるまで、予め除菌された不活性ガスである窒素ガスＮがフード３０内に吹き込まれる。フード３０には、窒素ガスＮの注入口４７，４８が複数箇所にわたって設けられる。注入口は図示例では二個であるが、一個であってもよいし、三箇所以上であってもよい。窒素ガスＮは、同図中矢印で示すようにフード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内へと流れて、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から酸素をフード３０外へと排除することにより酸素と置換される。一つの注入口４８は、フード３０がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そのため、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。その結果、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。
【００４５】
また、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、必要に応じてフード３０の下端の開口が板状のシャッター３１で覆われる。シャッター３１によってフード３０の底を僅少開状態で閉じることにより、シャッター３１から窒素ガスＮを少しずつ排出しつつフード３０内を窒素ガスＮで充満させることができ、また、フード３０内への外気の侵入を防止することができる。これにより、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換率が更に向上する。
【００４６】
図２（Ｃ）に示すように、キャッピングホルダ４が回されキャップ３でボトル２の口部２ａが閉じられる。窒素ガスＮは望ましくはキャップ３が閉じ切られるまで供給される。
【００４７】
この後、シャッター３１が開き、キャッピングホルダ４がキャップ３を解放し、フード３０と共に上昇し、ボトル２が飲料ａの包装体１としてキャッピング工程から取り出される。
【００４８】
このように、フード３０内に窒素ガスＮを注入し、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から酸素をフード３０外へと排除しつつヘッドスペースｂ内の酸素を追い出すので、ボトル２を高速走行させる場合であっても、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率はヘッドスペースｂの容積を２０ｃｃとして従来５０％程度であったものが最大で略１００％にまで達することとなる。
【００４９】
発明者は、フード内に吹き込む窒素ガスの各種流量と、ボトルのヘッドスペース内の酸素を窒素ガスで置換する時間と、ヘッドスペース内の酸素の窒素ガスによる置換率との関係を求めたところ、表１の結果を得た。ただし、ヘッドスペース内の酸素を窒素ガスで置換する時間は、フードでボトルの口部及びキャップを覆ってフード内に窒素ガスを吹き込みキャッピングするまでの時間（「保持時間」と呼ぶ。）とした。保持時間は、フードでボトルの口部及びキャップを覆い、フード内に窒素ガスを吹き込みつつ、これらを水平方向に走行させる時間に対応する。ボトルは図１に示すようなものとし、ヘッドスペースｂの容積は２０ｃｃとした。
【００５０】
なお、従来法に近似した方法として、ノズルからボトルのヘッドスペース内に向かって窒素ガスを吹き付けるようにした場合は、保持時間０．０秒とし、窒素ガス流量を３００Ｌ／ｍｉｎとすることにより置換率５０％に到達することができた。
【００５１】
【表１】
【００５２】
この表１のデータをグラフ化すると図８の通りである。
【００５３】
このように、フード３０でボトル２の口部２ａ及びキャップ３を覆ってフード３０内に窒素ガスＮを吹き込みヘッドスペースｂ内の酸素を窒素ガスＮで置換する時間を保持時間とし、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に窒素ガスＮの流量及び保持時間を割り出すようにすれば、ヘッドスペースｂ内の酸素を窒素ガスによって適正な置換率で効率よく置換することができる。例えば、図８中、置換率を９０％にしようとする場合は、窒素ガスＮを１００Ｌ／ｍｉｎの流量でフード内に吹き込み、保持時間を０．２秒とするか、又は窒素ガスＮを５０Ｌ／ｍｉｎの流量でフード３０内に吹き込み、保持時間を０．４秒とすればよい。
【００５４】
また、このようにヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率が高まることから、図９に示すように、中味の飲料ａの酸化が低減し長期保存が可能となる。
【００５５】
図９は、飲料ａにアスコルビン酸を添加して図１に示すような二個のボトル２にそれぞれ充填し、それぞれキャップ３で密封した場合におけるアスコルビン酸の劣化速度を表したグラフである。同図中、破線は、従来法によってボトル２のヘッドスペースｂ内に窒素ガスＮを吹き付けた後にキャッピングした場合のアスコルビン酸の劣化速度を示す。実線はボトル２のヘッドスペースｂ内に本発明の上記実施の形態に基づいて窒素ガスＮを供給し、キャッピングを行った場合のアスコルビン酸の劣化速度を示す。図９において、破線と実線の勾配の大きい部分は、ヘッドスペースｂ内に閉じ込められた酸素によるアスコルビン酸の消費を示す。図９から明らかなように、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換率が高いほど、飲料ａの劣化が遅れ長期保存が可能となる。例えば、従来法によれば賞味期限が８ヶ月であったものを更に期間Ｅ＝６ヶ月引き伸ばすことができる。
【００５６】
上記図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の工程は無菌雰囲気下で行われる。無菌雰囲気はボトル２の走行路をチャンバー（図３参照）で覆い、チャンバー内部を陽圧の無菌エアで満たすことにより形成することができる。このような無菌雰囲気下で、無菌のボトル２に無菌の飲料ａを充填し、無菌の窒素ガスＮを供給し、無菌のキャップ３を被せることによって、飲料ａを無菌状態で長期保存することができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
上述した充填方法を実施するための無菌充填装置の一例について、図３乃至図７に基づいて説明する。
【００５８】
図３に示すように、この無菌充填装置は、上記ボトル２を所定の搬送路に沿って搬送する搬送手段を有する。
【００５９】
搬送手段は、複数の各種ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０を次々と隣接するごとく水平に配置し、各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の周りに後述する鋏状のグリッパを所定のピッチで多数配置することにより、構成される。これらのホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０は適宜追加削除が可能である。
【００６０】
隣り合うホイールは互いに反対方向に所定の周速度で回転し、各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の外周でグリッパが各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０と同じ周速度で旋回する。
【００６１】
搬送手段の搬送路は、各種ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０を接続することにより円弧の連続となって延び、この円弧の連続線上を多数のボトル２が所定の間隔で走行する。走行速度は、例えば２０ボトル／秒である。
【００６２】
これにより、ボトル２は上流側のホイールのグリッパにより把持されてホイールと共に旋回し、下流側のホイールに到達するとそのホイールのグリッパに掴み替えられ、以後下流側のホイールへと所定速度で順次送られる。
【００６３】
図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリッパ３２は、ボトル２の胴体から突出する口部２ａをその外側から挟む一対の挟み片３３ａ，３３ｂを有する。一対の挟み片３３ａ，３３ｂは基部３４にそれぞれ垂直ピン３５で回動可能に支持され、引張スプリング３６により常時閉じ方向に引っ張られる。これにより、図７（Ｂ）に示すように一対の挟み片３３ａ，３３ｂはボトル２の口部２ａを常時把持しようとし、グリッパ３２で掴まれたボトル２は図４に示すように宙吊り状態となる。基部３４には、垂直軸３７が双方の挟み片３３ａ，３３ｂの根元と嵌り合った状態で各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向でスライドしうるように取り付けられ、この垂直軸３７に連結されたカムフォロア３８が同じく各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向にスライド可能に取り付けられる。各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の内方にはカムフォロア３８の溝に係合し、所定の位置でカムフォロア３８及び垂直軸３７を各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０の半径方向にスライドさせ、グリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂを開状態又は閉状態に切り換えるための図示しないカムが配置される。各ホイール１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８,１９,２０が回転してグリッパ３２が隣り合うホイールのグリッパ３２と対向すると、一旦双方のグリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、その後上流側のグリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂが開いてボトル２を解放し、下流側のグリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂが閉じたままでボトル２を搬送する。以後同様な操作が行われることにより、ボトル２が下流側のホイールへと一列で搬送される。
【００６４】
なお、図７（Ａ）（Ｂ）中、符号３１はシャッターを示す。このシャッターは後述する第八のホイール１８の回りを旋回するグリッパ３２にのみ設けられる。
【００６５】
図３に示すように、上記搬送路に沿って、ボトル２内を殺菌剤である過酸化水素により殺菌する第一の殺菌処理手段のノズル５と、ボトル２内に温水を注入して殺菌する第二の殺菌処理手段のノズル６と、内容物である飲料ａを殺菌処理済みのボトル２内に常温で充填する充填手段のノズル７と、ボトル２を蓋であるキャップ３で密封する密封手段としてのキャッパー８とが順に配置される。
【００６６】
また、ボトル２の外面を過酸化水素のミストで殺菌する外面殺菌処理手段も上記搬送路に沿って設けられるが、この実施の形態では上記第一の殺菌処理手段のノズル５がこの外面殺菌処理手段を兼ねている。
【００６７】
第一の殺菌処理手段のノズル５等が設けられる第一のホイール１１の上流側には導入コンベア１１ａが接続され、この導入コンベア１１ａ上にはブロー成形機９が配置される。ブロー成形機９にはプリフォーム１０が供給され、ブロー成形機９でプリフォーム１０から成形されたボトル２が導入コンベア１１ａにより一定ピッチで第一のホイール１１へと送られる。
【００６８】
第一の殺菌処理手段であるノズル５の設置数は一本でも複数本でもよい。このノズル５の先端における開口がボトル２の口部２ａの開口に所定の間隔を置いて正対する。ノズル５の開口から吐出する過酸化水素のミストがボトル２の口部２ａからボトル２内へと流れ込む。
【００６９】
また、第一のホイール１１においてノズル５下をボトル２が通る箇所には、ボトル２を取り囲むようにトンネル２９が設けられる。ノズル５の開口から吐出する過酸化水素のミストの一部はトンネル２９内に充満し、ボトル２の外面に付着してボトル２の外面を効率よく殺菌する。
【００７０】
過酸化水素のミストは、ミスト生成装置により生成される。ミスト生成装置は、図示しないが、無菌空気によって過酸化水素を噴出する二流体スプレーと、この二流体スプレーから供給された過酸化水素の噴霧を加熱して気化させる気化部とを備えるもので、公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。このミスト生成装置から吐出された過酸化水素の微細なミストがノズル５から上記ボトル２の内部に吹き込まれ、ボトル２の内面の全面に均一にムラなく付着する。ボトル２の内面に付着したミストは結露し、高濃度の過酸化水素となって、ボトル２の内面を速やかに殺菌する。
【００７１】
なお、この実施の形態２では、このミストは従来のアセプティック法におけるよりも供給量が少ない。このミストにより、ボトル２内の細菌の栄養細胞、カビ及び酵母は殺菌されるが、細菌の芽胞は生残する。
【００７２】
上記第一の殺菌処理手段のノズル５を含むように、第一のホイール１１の回りは第一の無菌チャンバー２３に囲まれる。第一の無菌チャンバー２３内はノズル５から吐出されるミストｂで充満し、同じく第一の無菌チャンバー２３内に供給される無菌エアと共に第一の無菌チャンバー２３におけるボトル２の出入口から吹き出し、微生物を含んだ外気の侵入を阻止する。上記ノズル５はこの第一の無菌チャンバー２３内の定位置に固定される。
【００７３】
上記ノズル５から吐出されるミストは、第一の無菌チャンバー２３内のトンネル２９内において、ボトル２内に高濃度の過酸化水素ミストとなって滞留し、また、ボトル２外へも流れてボトル２の外面上に付着し或いは第一の無菌チャンバー２３内を漂う細菌の栄養細胞、カビ及び酵母を殺菌する。
【００７４】
第二のホイール１２の外周に配置されるグリッパは、図示しないが水平枢軸を介して第二のホイール１２側に支持され、第二のホイール１２の旋回軸を中心にして円弧状に湾曲するカムに接触することにより、第一のホイール１１との接点からボトル２を受け取って進行すると、カムの案内により上下反転する。これにより、ボトル２も上下反転し、その口部２ａが下向きとなる。
【００７５】
第二の殺菌処理手段のノズル６は、下向きになったボトル２内に温水を供給するため上向きに一本又は複数本配置される。ノズル６は各グリッパの真下にグリッパと共に旋回運動をするように設けられる。図示しないが、各ノズル６は各グリッパの真下においてカム機構によって上下動しボトル２内に出入り可能である。また、第二の殺菌処理手段は、無菌の温水をマニホルド、中空管等からノズル６に供給するようになっている。ノズル６から吹き出た温水はボトル２内を巡った後、口部２ａから流れ出る。各ボトル２の温水による殺菌は図３中ホイール１２の回りの二点鎖線で示す領域内において行われる。
【００７６】
なお、この温水は、芽胞の生残は許容するがカビ、酵母を滅菌することができる殺菌条件で加熱殺菌した後に６５℃〜７５℃の温度まで冷却されており、５〜１０Ｌ／ｍｉｎの流量でノズル６から各ボトル２内に供給される。
【００７７】
この温水によって、過酸化水素によって損傷を受けた子嚢菌類等の一部のカビが殺菌される。また、この温水によって、ボトル２内に残留した余剰の過酸化水素が洗い流され、ボトル２外に排出される。また、この温水の熱によってボトル２の外面に付着した過酸化水素によるボトル２の外面の殺菌効果が高められる。
【００７８】
図３に示すように、第二の殺菌処理手段のノズル６を含むように第二〜第四のホイール１２，１３，１４の回りが第二の無菌チャンバー２４により覆われる。この第二の無菌チャンバー２４内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【００７９】
温水で殺菌処理されたボトル２は、第二のホイール１２から第三〜第五のホイール１３，１４，１５を経て第六のホイール１６へと受け渡される。この第六のホイール１６の所定位置に内容物充填手段である充填機２５が設置される。ボトル２はこの第六のホイール１６のグリッパに把持されて搬送されつつ充填機２５で内容物である飲料ａが充填される。充填機２５はノズル７を有し、このノズル７から飲料ａを所定量だけボトル２内に充填するようになっている。ノズル７は一本又は複数本設けることができる。
【００８０】
充填時の飲料ａの温度は例えば２℃〜４０℃程度の常温である。また、飲料ａの酸性度は、望ましくはｐＨ４．６未満、より望ましくはｐＨ４未満であり、トマトジュース、野菜ジュース、レモンティー、オレンジジュース、乳性炭酸飲料、機能性飲料、炭酸入りレモンジュース、ぶどうジュース、果汁ジュース等が充填される。
【００８１】
充填機２５のノズル７を含むように第五のホイール１５から第七のホイール１７にわたる箇所が第三の無菌チャンバー２６により囲まれる。この第三の無菌チャンバー２６内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【００８２】
図３に示すように、第八のホイール１８の所定位置に密封手段であるキャッパー８が設置される。
【００８３】
このキャッパー８に到達したボトル２内には飲料ａの液面上にヘッドスペースｂが生じており、このヘッドスペースｂ内に不活性ガスである窒素ガスＮが吹き込まれ、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換される。
【００８４】
図４に示すように、キャッパー８は、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３を対峙させて被せるためのキャッピングホルダ４を有する。キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８と一体で旋回可能な旋回盤３９の回りに多数配置される。各キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８の回転に伴い、ボトル２を把持したグリッパ３２と同期的に移動し、キャップ３をボトル２の口部２ａに対向させる。
【００８５】
なお、キャップ３は上記ボトル２の殺菌装置と同様な殺菌装置により予め殺菌処理されている。
【００８６】
キャッピングホルダ４は、キャップ３を嵌合保持する嵌合部４ａと、垂直方向に伸びて下端で嵌合部４ａを支持するロッド４ｂとを具備する。ロッド４ｂは上記旋回盤３９の上方に配置された図示しない駆動部からの動力により上下往復運動と回転運動とを行うようになっている。ロッド４ｂが上下往復運動を行うことによって、所定の場所で嵌合部４ａによってキャップ３を把持し、他の場所でキャップ３をボトル２の口部２ａにあてがうことができる。また、ロッド４ｂが回転運動を行うことによって、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締めることができる。
【００８７】
図４に示すように、上記旋回盤３９の下面にはロッド４ｂが挿入されるスリーブ４０が垂直に固定され、スリーブ４０よりも下方においてロッド４ｂにはロッド４ｂを回転可能に支持するためのベアリング４１とベアリングホルダ４２とが取り付けられる。スリーブ４０とベアリングホルダ４２には、ロッド４ｂの上下往復運動を案内するためのガイドレール４３とガイドレール４３に嵌り込むローラ４４とが取り付けられる。また、スリーブ４０とベアリングホルダ４２との間には、両者間の隙間を遮断するためのベローズ４５が取り付けられる。
【００８８】
また、キャッパー８には、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆うフード３０と、キャップ３をボトル２の口部２ａに被せる前から被せ終わるまで不活性ガスである窒素ガスＮをフード３０内に吹き込む窒素ガス供給手段とが設けられる。
【００８９】
フード３０は、上記旋回盤３９から上記スリーブ４０及びベローズ４５を囲むように垂下する上筒３０ａと下筒３０ｂとの二重筒構造とされることにより上下に伸縮可能に形成される。上筒３０ａと下筒３０ｂは入れ子状に嵌り合っており、上筒３０ａは旋回盤３９に固定され、下筒３０ｂは上筒３０ａに対して上下方向にスライド可能である。また、下筒３０ｂには、旋回盤３９に固定されたピストン・シリンダ装置４６のピストンロッド４６ａが連結され、ピストンロッド４６ａの伸縮動作により上筒３０ａに対して上下にスライド運動を行う。
【００９０】
下筒３０ｂには、図５に示すように、下筒３０ｂと口部２ａの外周との間を狭めて窒素ガスＮをフード３０の底側へ流れやすくするため、必要に応じて内筒３０ｃが設けられる。
【００９１】
窒素ガス供給手段は、窒素ガス注入口４７，４８をフード３０の上下筒３０ａ，３０ｂにそれぞれ備える。下側の窒素ガス注入口４８は、上述したと同様に、フード３０がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。窒素ガス注入口４８は下筒３０ｂから内筒３０ｃへと貫通し、内筒３０ｃ内に開口している。下筒３０ｂと内筒３０ｃとの間には窒素ガス注入口４８を形成するための導管３０ｄが設けられる。図４に示すように、上筒３０ａと下筒３０ｂとが重なり合った時に導管３０ｄに上筒３０ａが干渉しないように、上筒３０ａには縦溝３０ｅが形成される。
【００９２】
フード３０は旋回盤３９と共に高速で旋回運動するが、窒素ガス注入口４７，４８と旋回盤３９との間に設けられる図示しないロータリジョイントを介して窒素ガスＮは窒素ガス注入口４７，４８へと円滑に供給される。
【００９３】
上記第八のホイール１８の回りを走行するグリッパ３２の挟み片には、図４及び図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、フード３０の底の開口を開閉するシャッター３１が必要に応じて取り付けられる。シャッター３１は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリッパ３２の挟み片３３ａ，３３ｂがボトル２の口部２ａを挟み込むと同時にフード３０の底の開口を僅少開状態で閉じ、図５に示すように窒素ガスＮをフード３０内に供給する際に外気のフード３０内への侵入を阻止する。
【００９４】
キャッピングホルダ４が図３中、位置ＩＶへと来た時は、図４に示すように、ピストンロッド４６ａの縮動作によって、下筒３０ｂは上昇して上筒３０ａと重なり合い、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード３０下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７からフード３０内に供給され、フード３０内が窒素ガスＮで満たされる。
【００９５】
次に、キャッピングホルダ４が図３中、位置ＩＶから位置Ｖへ移動する際、図４中、ピストンロッド４６ａが矢印ｕ方向へ伸動作し、下筒３０ｂは上筒３０ａの回りから下降し、図５に示すように、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。
【００９６】
窒素ガスＮはフード３０内に注入され続け、フード３０内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から空気を排除し、酸素をフード３０外に押し出す。また、その際ボトル２は高速で走行しているが、フード３０によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。フード３０内では、下側の窒素ガス注入口４８から流入した窒素ガスＮがボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れ、そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が向上する。
【００９７】
また、図５に示すように、ボトル２が走行する間、グリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、これに伴ってシャッター３１がフード３０の底を僅少開状態で閉じ、フード３０の下端の開口が外界から遮断される。従って、フード３０内への外気の巻き込みが防止され、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から空気が更に効率良く排除されることとなる。
【００９８】
キャッピングホルダ４が図３中、位置Ｖから位置ＶＩへ移動する際、図５中、キャッピングホルダ４が矢印ｖ方向に下降しつつ矢印ｗ方向に回転し、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻き締める。この最中も窒素ガスＮがフード３０内を流れ、フード３０内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【００９９】
このキャッパー８を含むように第八〜第十のホイール１８，１９，２０の回りが第四の無菌チャンバー２７により覆われる。この第四の無菌チャンバー２７内にも陽圧の無菌エアが供給される。
【０１００】
キャッパー８により口部２ａをキャップ３で閉じられたボトル２は、リジェクト用の第十のホイール２０を経由して搬出用のコンベア２０ａから第四の無菌チャンバー２７外に包装体１として搬出され出荷される。一方、充填、キャッピング等に支障のあるボトル２はリジェクト用のコンベア２０ｂから別経路で第四の無菌チャンバー２７外に搬出され回収される。
【０１０１】
その他、第一〜第四の無菌チャンバー２３，２４，２６，２７には、チャンバー内殺菌装置が付設される。すべての無菌チャンバー２３，２４，２６，２７内は、包装体１の製造開始に先立ちこのチャンバー内殺菌装置により殺菌される。この殺菌は過酸化水素、過酢酸等の殺菌剤のスプレー、熱水の噴射、放水等により行われ、細菌の芽胞は残留するが細菌の栄養細胞、カビ及び酵母は殺菌される程度に行われる。
【０１０２】
以上のように、実施の形態２の装置によれば、細菌の芽胞を殺菌する必要がなく、無菌チャンバー２３，２４，２６，２７内やボトル２内を簡易かつ迅速に殺菌することができる。また、ボトル２内の細菌の芽胞を除く微生物の大半を第一の殺菌手段５で殺菌剤により殺菌し、子嚢菌類等殺菌剤によっても殺菌されにくい他の微生物を第一と第二の殺菌手段６の相乗効果により殺菌するので、ボトル２内には飲料ａの酸性によって発芽が抑止され静菌状態に保持される細菌の芽胞のみが残留し、これにより飲料ａの腐敗を防止し、飲料ａを長期間にわたり正常に保存することができる。また、ボトル２のヘッドスペースｂ（図１参照）内の酸素は、高置換率で窒素ガスＮにより置換されているので、飲料ａの酸化が解消又は低減し飲料ａの長期保存が可能となる。
【０１０３】
＜実施の形態３＞
この実施の形態３では、実施の形態２の無菌充填装置とは異なる構成の無菌充填装置によって上述の充填方法を実施するようになっている。
【０１０４】
図１０に示すように、この無菌充填装置は、上記ボトル２を所定の搬送路に沿って搬送する搬送手段を有する。
【０１０５】
搬送手段は、複数の各種ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６を次々と隣接するごとく水平に配置し、各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６の周りに図７（Ａ）（Ｂ）に例示するグリッパ３２を所定のピッチで多数配置することにより構成される。
【０１０６】
もちろん、これらのホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６は適宜追加削除が可能である。
【０１０７】
隣り合うホイールは互いに反対方向に所定の周速度で回転し、各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６の外周でグリッパ３２が各ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６と同じ周速度で旋回する。
【０１０８】
搬送手段の搬送路は、各種ホイール４９,５０,５１,５２,５３,５４,５５,５６,５７,５８,５９,６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６を接続することにより円弧の連続となって延び、この円弧の連続線上を多数のボトル２が所定の間隔で走行する。すなわち、ボトル２は上流側のホイールのグリッパ３２により把持されてホイールと共に旋回し、下流側のホイールに到達するとそのホイールのグリッパ３２に掴み替えられ、以後下流側のホイールへと順次送られる。
【０１０９】
上記搬送路に沿って、ボトル２を予備加熱する手段６７と、予備加熱したボトル２内に過酸化水素のミストを導入し、ボトル２の内面を殺菌する手段６８と、内面が殺菌されたボトル２内に熱風を吹き込んで、ボトル２を加熱するとともに、ボトル２外にミストを排出する手段６９と、ミストが排出されたボトル２内に無菌水の蒸気を導入する過酸化水素抽出手段７０と、蒸気を導入したボトル２内を洗浄液で洗浄し過酸化水素をボトル２外に排出する過酸化水素排出手段７１と、洗浄後に無菌の熱風をボトル２内に吹き込みボトル２内から水滴を除去するエアブロー手段７２とが順に配置される。また、ボトル２の外面を過酸化水素のミストで殺菌する外面殺菌手段７４も上記搬送路に沿って設けられる。この実施の形態では外面殺菌手段７４は上記予備加熱手段６７と同じ箇所に設けられる。
【０１１０】
予備加熱手段６７と外面殺菌手段７４は第一のホイール５２の外周に沿うように配置され、この第一のホイール５２に接する第二のホイール５３の外周に沿うようにボトル内面殺菌手段６８が配置される。両ホイール５２，５３の回りは内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー７３で囲まれる。
【０１１１】
予備加熱手段６７等が設けられる第一のホイール５２の上流側には複数個の導入ホイール４９，５０，５１の列が接続され、最上流の導入ホイール４９にはスクリュー７５が接続される。これら導入ホイール４９，５０，５１及びスクリュー７５も無菌チャンバー７６で囲まれる。図示しないブロー成形機等で成形されたボトル２がスクリュー７５により一定ピッチで無菌チャンバー７６内に導入されると、ボトル２は最上流の導入ホイール４９のグリッパ３２（図７（Ａ）（Ｂ）参照）により口部２ａを把持され、順次下流側の導入ホイール５０，５１のグリッパ３２を経て第一のホイール５２のグリッパ３２に受け渡される。
【０１１２】
予備加熱手段６７は、第一のホイール５２の外周に沿って湾曲する熱風供給箱７７を有する。この熱風供給箱７７には図示しないがブロア、ＨＥＰＡフィルタ及び電熱器が接続される。ブロアから引き込まれた空気がＨＥＰＡフィルタで浄化され、電熱器で所定温度まで加熱され、熱風となって熱風供給箱７７内に送られる。図示しないが、第一のホイール５２の旋回軸にはボトル２の口部２ａを掴むグリッパ３２のほか熱風を分配するための図示しないマニホルドが旋回可能に取り付けられ、第一のホイール５２と一体で旋回するようになっている。また、各グリッパ３２の上方に図示しないノズルが上下方向にスライド可能に、かつ第一のホイール５２と共に旋回可能に配置される。ノズルのスライド動作は、図示しないエアシリンダ装置又は第一のホイール５２の旋回軸を取り巻くように配置される円筒カムにより行うことができる。各ノズルにはマニホルドから伸びるフレキシブルホース製の分岐管が接続される。
【０１１３】
熱風供給箱７７内の熱風は第一のホイール５２の旋回軸の中空部を通ってマニホルド、分岐管を経てノズルに至る。第一のホイール５２へとボトル２が導入されると、ボトル２と共に走行するノズルが降下しボトル２内に侵入して熱風を吹き込む。熱風はボトル２全体を予備加熱する。熱風の吹き込みは第一のホイール５２が第二のホイール５３に接する箇所までの間において行われる。この箇所にボトル２が接近すると、ノズルがボトル２外へと上昇し熱風の吹き込みを止める。
【０１１４】
予備加熱手段６７は、ボトル２の口部２ａをボトル２の胴体とは別に加熱する口部加熱手段を必要に応じて備える。この口部加熱手段は、図示しないがノズルの外周に取り付けられる傘状の案内体であり、ノズルがボトル２内に挿入されると同時にこの案内体がボトル２の口部２ａの口縁を覆う。ノズルの先端からボトル２内に吹き込まれた熱風はボトル２内を巡った後口部２ａから吹き出し、案内体に案内されつつ口部２ａの外周に接触し口部２ａを外側から加熱する。
【０１１５】
外面殺菌手段７４は、ミスト生成装置７８と、ボトル２の搬送路を所定長さで覆うトンネル状の囲い７９とを有する。ミスト生成装置７８は公知のものであるからその詳細な説明は省略する。
【０１１６】
トンネル状の囲い７９は、第一のホイール５２が上記最下流の導入ホイール５１に接する箇所から第二のホイール５３に接する箇所へと円弧状に延びている。囲い７９内をグリッパ３２により把持されたボトル２とノズルとが通過する。ノズルから吹き出た過酸化水素のミストは囲い７９内に充満し、囲い７９内を通過するボトル２の外面の全面に皮膜となってムラなく付着する。ミストはボトル２の外面に付着して凝結し高濃度の過酸化水素となってボトル２の外面を適正に殺菌する。
【０１１７】
ボトル内面殺菌手段６８は第二のホイール５３が上記第一のホイール５２と接する箇所から第三のホイール５４に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第二のホイール５３の外周におけるグリッパ３２の真上に位置するようにボトル内面殺菌手段６８の図示しない基台が設置される。基台には上記ミスト生成装置７８と同様なミスト生成装置がグリッパ３２のピッチと同じピッチの間隔で複数台取り付けられ、各ミスト生成装置のノズルがグリッパ３２に保持されたボトル２の口部２ａに対向する。各ミスト生成装置で生成された過酸化水素のミストは、各ノズルの下方を走行するボトル２内に口部２ａから吹き込まれ、ボトル２の内面の全面にムラなく付着する。ミストはボトル２の内面に付着して凝結し、高濃度の過酸化水素となってボトル２の内面を速やかに殺菌する。
【０１１８】
ミスト排出手段６９は、第三のホイール５４が上記第二のホイール５３と接する箇所から第四のホイール５５に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第三のホイール５４の回りと第四のホイール５５の回りは、それぞれ内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー８０，８１で囲まれる。
【０１１９】
ミスト排出手段６９は、第三のホイール５４の各グリッパ３２の真上でグリッパ３２と共に旋回する図示しないノズルを備える。ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８と同様な機構によって上下動可能であり、また、上記ボトル内面殺菌手段６８と同様にして加熱した無菌空気である熱風を供給される。ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８によりミストが吹き込まれたボトルがグリッパ３２に掴まれた状態で到来すると、ボトル２内に侵入して熱風を吹き込む。熱風はボトル２の全体を加熱するとともに、ボトル２外にミストを排出する。熱風の吹き込みは第三のホイール５４が第四のホイール５５に接する箇所までの間において行われる。第四のホイール５５に接する箇所にボトル２が接近すると、ノズルがボトル２外へと上昇し熱風の吹き込みを止める。
【０１２０】
上記ボトル内面殺菌手段６８によりミストを吹き込まれたボトル２は、このミスト排出手段６９に至るまでの搬送路上において内部がミストで充満した状態に一定時間保持されるが、この一定時間内にボトル２の内面に付着し凝結した高濃度の過酸化水素がボトル２の内面をより効果的に殺菌する。
【０１２１】
このように高濃度の過酸化水素が、ボトル２の内面と、上述したようにボトル２の外面とに付着することから、ボトルの内外面が滅菌処理され、実施の形態２において残留した細菌の芽胞菌までも殺菌されることになる。
【０１２２】
第四のホイール５５は、例えば殺菌装置の始動当初に生じる殺菌不良のボトル２を回収するために設けられる。殺菌不良のボトル２の到来を知らせる信号が図示しない制御部から発せられると、第三のホイール５４のグリッパ３２から第四のホイール５５のグリッパ３２がボトル２を受け取って搬送路外に排出する。正常に殺菌されたボトル２は第三のホイール５４の搬送路から第四のホイール５５を素通りして次の第五のホイール５６における搬送路へと向う。
【０１２３】
過酸化水素抽出手段７０は、第五のホイール５６が上記第三のホイール５４と接する箇所から第六のホイール５７に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。第五のホイール５６及び第六のホイール５７の回りは、第六のホイール５７に接する第七のホイール５８の周りと共に、内部が陽圧の無菌空気で満たされた無菌チャンバー８２で囲まれる。
【０１２４】
過酸化水素抽出手段７０は、この第五のホイール５６の各グリッパ３２の真上にグリッパ３２と共に旋回する図示しないノズルを備える。各ノズルは各グリッパ３２の真上に固定される。もちろん、ノズルは上記ボトル内面殺菌手段６８と同様な機構によって上下動させボトル２内に出入り可能としてもよい。
【０１２５】
過酸化水素抽出手段７０は無菌水の蒸気を発生させるための図示しない蒸気発生装置を備える。蒸気発生装置は、例えば上記ミスト生成装置と略同様な構造であり、二流体スプレーと、この二流体スプレーから供給された水の噴霧を加熱して気化させる気化部とを備える。気化部で気化した水のガスは無菌の熱風によって高温の水蒸気となってノズルへと流れ、ノズルからボトル２内に吹き込まれる。
【０１２６】
ボトル２内に吹き込まれた蒸気はボトル２全体を加熱するとともに、ボトル２内面に接触して凝結し、ボトル２の内面に無菌水の皮膜となって付着する。この皮膜がボトル２の内面に残留した過酸化水素を吸着する。この無菌水の皮膜により、過酸化水素のボトル２の壁への浸透が抑止され、また、すでにボトル２の壁に浸透した過酸化水素の粒子が無菌水の皮膜内に抽出される。
【０１２７】
蒸気の吹き込みは第五のホイール５６が第六のホイール５７に接する箇所までの間において行われる。第六のホイール５７に接する箇所にボトル２が接近すると、蒸気の吹き込みが停止される。蒸気発生装置は、必要に応じて設けられる。
【０１２８】
過酸化水素排出手段７１は、第六のホイール５７が上記第五のホイール５６に接する箇所から第七のホイール５８に接する箇所に至るまでの搬送路上に設けられる。
【０１２９】
この第六のホイール５７の外周にも上記グリッパ３２と同様なグリッパ３２が所定のピッチで配置されるが、これらのグリッパ３２は図示しない水平枢軸を介して第六のホイール５７側に支持される。また、図示しないが第六のホイール５７の旋回軸を中心にして円弧状に湾曲するカムに各グリッパ３２が接触するようになっている。第六のホイール５７の旋回によりグリッパ３２が第五のホイール５６との接点からボトル２を受け取って進行すると、カムの案内により上下反転し、従って、ボトル２も上下反転してその口部２ａが下向きとなる。
【０１３０】
過酸化水素排出手段７１は、各グリッパ３２の真下にグリッパ３２と共に旋回運動する図示しないノズルを備える。各ノズルは各グリッパ３２の真上において上記予備加熱手段６７と同様な機構によって上下動しボトル２内に出入り可能である。また、過酸化水素排出手段７１は上記予備加熱手段６７と同様な機構によって無菌水である洗浄液をマニホルド、中空管等からノズルに供給するようになっている。無菌水は常温でもよいが洗浄効果を高めるため望ましくは所定の温度まで予め加熱される。ノズルから吹き出た洗浄液はボトル２内に流入した後、口部２ａから流れ出る。
【０１３１】
グリッパ３２により逆さまに保持されたボトル２が到来すると、ノズルがボトル２内に侵入し洗浄液を噴出する。ボトル２内に噴出した洗浄液はボトル２の内面から殺菌に使用された過酸化水素を無菌水の皮膜ごと洗い流し、ボトル２の下方に流れ落ちる。洗浄液の注入は第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する箇所の手前までの間において行われる。この第七のホイール５８の手前の箇所にボトル２が接近すると、洗浄液の注入が停止される。ボトル２内には過酸化水素抽出手段７０によって形成された蒸気の皮膜により過酸化水素が抽出されているので、この過酸化水素抽出手段７０による洗浄は簡潔に行われ、従って短時間で過酸化水素の容器外排出が行われ、また、洗浄のための無菌水の使用量は低減する。
【０１３２】
エアブロー手段７２は、第六のホイール５７における搬送路上において、上記過酸化水素のボトル外排出が終了した箇所から第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する箇所までの間に配置される。エアブロー手段７２は、第六のホイール５７のグリッパ３２により下向きに保持されたボトル２内に無菌空気からなる熱風を吹き込むための図示しないノズルを備える。これらのノズルは上記過酸化水素抽出手段７０のノズルと同様にグリッパ３２に固定される。
【０１３３】
各ノズルには上記予備加熱手段６７と同様にマニホルド等を介して無菌空気の熱風が供給される。無菌空気は必要に応じて常温で使用される。ノズルは上記過酸化水素排出が終了したボトル２がグリッパ３２に掴まれた状態で到来すると、ボトル２の口部２ａからボトル２内に熱風を吹き込む。熱風はボトル２全体を加熱するとともに、ボトル２内面に付着した無菌水を吹き飛ばし、さらに必要であれば乾燥させる。これにより、過酸化水素の除去が促進される。熱風の吹き込みは第六のホイール５７が第七のホイール５８に接する手前の箇所までの間において行われる。第七のホイール５８に接する箇所にボトル２が接近すると、グリッパ３２がカムに接することにより元の正立状態に復帰し、第七のホイール５８のグリッパ３２に把持される。
【０１３４】
上記過酸化水素の容器外排出等が行われる無菌チャンバー８２に接して、無菌処理されたボトル２内への内容物の充填が行われる無菌チャンバー８３が設けられる。この無菌チャンバー８３内には上記第七のホイール５８に連結される各種ホイール５９，６０，６１の列が配置され、所定のホイール６１に接するように充填機８４が設置される。ボトル２は各種ホイール５９，６０，６１のグリッパ３２に把持されて搬送されつつ充填機８４で内容物を充填された後、次の無菌チャンバー８５内に移動する。
【０１３５】
次の無菌チャンバー８５内には、各種ホイール６２，６３，６４，６５，６６の列が配置され、所定のホイール６３に対して打栓機であるキャッパー８６が設置される。内容物が充填されたボトル２がこの無菌チャンバー８５内に搬入されると、ホイール６３においてグリッパ３２に把持されたボトル２の口部２ａにキャッパー８６によりキャップ３（図１参照）が施される。
【０１３６】
このキャッパー８６は実施の形態１におけるキャッパー８と同様な構造を有するもので、図１０中ＩＶ、Ｖ、ＶＩの各位置において、図４、図５、図６に示したように動作する。
【０１３７】
すなわち、キャッピングホルダ４が図１０中、位置ＩＶへと来た時は、図４に示すように、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード３０下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７からフード３０内に供給され、フード３０内が窒素ガスＮで満たされる。
【０１３８】
次に、キャッピングホルダ４が図１０中、位置ＩＶから位置Ｖへと移動する際、図４中、ピストンロッド４６ａの矢印ｕ方向への伸動作によって下筒３０ｂは上筒３０ａの回りから下降し、図５に示すように、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。窒素ガスＮはフード３０内に注入され続け、フード３０内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から酸素を排除し、フード３０外に押し出す。また、その際ボトル２は高速で走行しているが、フード３０によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。
【０１３９】
また、図５に示すように、ボトル２が走行する間、グリッパ３２がボトル２の口部２ａを把持し、これに伴ってシャッター３１が閉じ、フード３０の下端の開口が外界から遮断される。従って、フード３０内への外気の巻き込みが防止され、フード３０内、ヘッドスペースｂ内及びキャップ３内から空気が更に効率良く排除されることとなる。
【０１４０】
キャッピングホルダ４が、図１０中、位置Ｖから位置ＶＩへと移動する際は、図５中、キャッピングホルダ４が矢印ｖ方向に下降しつつ矢印ｗ方向に回転し、図６に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締める。この最中も窒素ガスＮがフード３０内を流れ、フード３０内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【０１４１】
キャップ３で閉じられたボトル２はリジェクト用のホイール６５を経由して搬出用のホイール６６から無菌チャンバー８５外に搬出され出荷される。一方、充填、キャッピング等に支障のあるボトル２はリジェクト用のホイール６５から別経路で無菌チャンバー８５外に搬出され回収される。
【０１４２】
以上のように、実施の形態３の装置によれば、ボトル２内の細菌の芽胞を含めた微生物を滅菌することができるので、ボトル２内の飲料ａの腐敗を防止し、飲料ａを長期間にわたり正常に保存することができる。また、ボトル２のヘッドスペースｂ（図１参照）内の酸素は、高置換率で窒素ガスＮにより置換されているので、飲料ａの酸化が解消又は低減し飲料ａの長期保存が可能となる。
【０１４３】
＜実施の形態４＞
図１１乃至図１３に示すように、この実施の形態４では、実施の形態２、３のキャッパーとは異なる構造のキャッパーが使用される。
【０１４４】
このキャッパーは、図１０に示すように、飲料ａが充填されたボトル２の口部２ａにキャップ３を対峙させて被せるためのキャッピングホルダ４を有する。キャッピングホルダ４は、実施の形態２、３で用いられるものと同様な構造を有するもので、図３中、第八のホイール１８または図１０中ホイール６３の回りに多数配置される。各キャッピングホルダ４は、第八のホイール１８又はホイール６３の回転に伴い、ボトル２を把持したグリッパ３２（図７（Ａ）（Ｂ）参照）と同期的に移動し、キャップ３をボトル２の口部２ａに対向させる。
【０１４５】
キャッピングホルダ４は、キャップ３を嵌合保持する嵌合部４ａと、嵌合部４ａを支持し垂直方向に伸びるロッド４ｂとを具備する。ロッド４ｂは上記第八のホイール１８またはホイール６３の上方に配置された図示しない端面カム等による案内によって上下往復運動を行い、また図示しないモータにより回転運動を行うようになっている。ロッド４ｂが上下往復運動を行うことによって、所定の場所で嵌合部４ａによってキャップ３を把持し、他の所定の場所でキャップ３をボトル２の口部２ａにあてがい、また、ロッド４ｂが回転運動を行うことによって、図１３に示すように、キャップ３をボトル２の口部２ａに巻締める。
【０１４６】
また、このキャッパーには、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆うフード８７と、キャップ３をボトル２の口部２ａに被せる前から被せ終わるまで不活性ガスである窒素ガスＮをフード８７内に吹き込む窒素ガス供給手段とが設けられる。
【０１４７】
図１１乃至図１３に示すように、フード８７は上記ロッド４ｂに上下方向にスライド自在に取り付けられる。すなわち、フード８７には上下方向に伸びるロッド８８が連結され、このロッド８８が上記第八のホイール１８（図３参照）またはホイール６３（図１０参照）の上方に配置された図示しない端面カム等による案内によって上下往復運動を行うようになっている。
【０１４８】
このフード８７は、円筒形の筒体８７ａと、筒体８７ａの上端に固定される上端板８７ｂと、筒体８７ａの下端に固定される穴明き板８７ｃとを具備する。
【０１４９】
上端板８７ｂの中心をロッド４ｂが上下に貫通し、上端板８７ｂがロッド４ｂに接する箇所には、軸受であるブッシュ８７ｄが設けられる。これにより、フード８７とロッド４ｂとは上下方向での相対的なスライドが可能である。
【０１５０】
穴明き板８７ｃは、その中心に円形の穴８９を有し、図１１乃至図１３に示すように、この穴８９をキャッピングホルダ４やボトル２の口部２ａが通るようになっている。図１２に示すように、この穴明き板８７ｃの穴８９にボトル２の口部２ａが通されることにより、フード８７の底が僅少開状態で閉じられる。すなわち、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間の隙間が小さくなった状態でフード８７の底が閉じられる。このように、この穴明き板８７ｃによれば、フード８７の底を簡易に僅少開状態で閉じることができ、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間の隙間を一層低減することができる。その結果、次に述べる窒素ガス供給手段によって供給される窒素ガスＮがフード８７内に充満しやすくなり、また、外気がフード８７内に侵入し難くなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が更に向上する。
【０１５１】
窒素ガス供給手段は、窒素ガス注入口４７，４８をフード８７の筒体８７ａに備える。フード８７はボトル２と共に高速で旋回運動するが、窒素ガス注入口４７，４８と図示しない窒素ガス供給源との間に設けられる図示しないロータリジョイントを介して窒素ガスＮは窒素ガス注入口４７，４８へと円滑に供給される。ことに、下側の窒素ガス注入口４８は、図１２に示すように、フード８７がボトル２の口部２ａに被さった状態でボトル２の口部２ａの開口を横断する方向を向いており、そこからフード３０内に流入した窒素ガスＮはボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れる。そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素が窒素ガスＮで置換されやすくなる。
【０１５２】
次に、このキャッパーの作用について述べる。
【０１５３】
キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置ＩＶへと来た時は、図１１に示すように、フード８７は上昇しており、キャッピングホルダ４の嵌合部４ａとこれに嵌り込んだキャップ３がフード８７下に露出した状態でボトル２の口部２ａに対峙する。この段階で窒素ガスＮが窒素ガス注入口４７，４８からフード８７内に供給され、フード８７内が窒素ガスＮで満たされる。
【０１５４】
次に、キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置ＩＶから位置Ｖへと移動する際に図１１中矢印ｕ方向にロッド８８がフード８７を伴って下降し、図１２に示すように、フード８７はロッド４ｂに沿って下方にスライドし、ボトル２の口部２ａとこれに対向するキャップ３の双方を覆う。フード８７はその下端の穴明き板８７ｃがグリッパ３２に接する程度まで降下する。
【０１５５】
ボトル２の口部２ａは、穴明き板８７ｃの穴８９をフード８７内に貫通し、フード８７の底は僅少開状態で閉じられる。すなわち、穴明き板８７ｃの穴８９の縁とボトル２の口部２ａの外面との間に小さい隙間が形成された状態でフード８７の底が閉じられる。これにより、窒素ガス注入口４７，４８から供給される窒素ガスＮがフード８７内に充満しやすくなり、また、外気がフード８７内に侵入し難くなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスによる置換効率が更に向上する。
【０１５６】
図１２に示すように、窒素ガスＮはフード８７内に注入され続け、フード８７内、ボトル２のヘッドスペースｂ内及びキャップ３内に流入し、それらの中から酸素を排除し、フード８７外に押し出す。フード８７内では、下側の窒素ガス注入口４８から流入した窒素ガスＮがボトル２の口部２ａの開口を掠めるように高速で流れ、そのため、ヘッドスペースｂ内から空気が吸い出されやすくなり、ヘッドスペースｂ内の酸素の窒素ガスＮによる置換効率が向上する。
【０１５７】
また、図１２の工程において、ボトル２は高速で走行しているが、フード８７によりボトル２の口部２ａの回りは覆われているので、窒素ガスＮがヘッドスペースｂから吸い出されることはない。
【０１５８】
キャッピングホルダ４が図３又は図１０中、位置Ｖから位置ＶＩへと移動する際に図１２中矢印ｖ方向にロッド４ｂがキャップ３を伴って下降し、また、ロッド４ｂが矢印ｗ方向にキャップ３を回転させる。その結果、図１３に示すように、フード８７内でボトル２の口部２ａがキャップ３で閉じられる。この最中も窒素ガスＮがフード８７内を流れ、フード８７内への外気の侵入を阻止する。かくて、ボトル２のヘッドスペースｂ内の酸素は最大で略１００％程度まで窒素ガスＮで置換される。
【０１５９】
かくてキャッパーにより口部２ａをキャップ３で閉じられたボトル２は、充填装置外に包装体１として搬出され出荷される。
【０１６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、容器としてボトルを使用したが、本発明はボトル以外の形態、例えばカップ状の容器、パウチ、スパウト付きパウチ等の容器についても適用可能である。プラスチック製の容器以外の例えばガラス製、金属製の容器についても適用可能である。不活性ガスは窒素ガス以外のガスを用いることも可能である。また、充填する内容物を飲料である煎茶としたが、それ以外の抹茶、紅茶、ウーロン茶等の茶飲料、ジュース、機能性飲料、酸化劣化の著しい飲料、飲料以外の内容物の充填にも適用可能である。さらに、本発明においては上記殺菌方法以外の他の殺菌方法を利用して容器を殺菌することも可能であり、ホットパック充填にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明に係る充填方法及び装置によって飲料が充填されたボトルの部分切欠正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る充填方法を表す説明図であり、（Ａ）はキャップをボトルの口部に対向させた状態、（Ｂ）はキャップと口部の回りをフードで覆って窒素ガスを供給する状態、（Ｃ）はキャップを口部に巻締める状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態１に係る充填方法を実施するための実施の形態２に係る装置を示す平面図である。
【図４】図３中、位置ＩＶにおける垂直断面図である。
【図５】図３中、位置Ｖにおける垂直断面図である。
【図６】図３中、位置ＶＩにおける垂直断面図である。
【図７】グリッパの平面図であり、（Ａ）は開状態、（Ｂ）は閉状態を示す。
【図８】窒素ガスの流量と保持時間とヘッドスペース内置換率との関係を表すグラフである。
【図９】酸素によるアスコルビン酸の劣化速度を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る充填装置の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがキャップをボトルの口部に対峙させた状態を示す垂直断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがキャップとボトルの口部をフードで覆った状態を示す垂直断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る充填装置のキャッパーがボトルの口部にキャップを巻締めた状態を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１…包装体
２…ボトル
２ａ…ボトルの口部
３…キャップ
７…飲料充填ノズル
８…キャッパー
２６，２７…無菌チャンバー
３０，８７…フード
３１…シャッター
３２…グリッパ
３３ａ，３３ｂ…挟み片
４７，４８…窒素ガス注入口
ａ…飲料
ｂ…ヘッドスペース
Ｎ…窒素ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を走行させて内容物を容器の口部から容器内に充填し、容器のヘッドスペース内に不活性ガスを吹き込み、上記口部をキャップで閉じる内容物の充填方法において、上記容器内に内容物を充填した後に、上記キャップを上記口部に対峙させて、上記キャップと上記口部の双方をフードで覆い、上記キャップを上記口部に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガスを上記フード内に吹き込んで上記フード内、上記ヘッドスペース内及び上記キャップ内から酸素を排除することを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フードの底における上記容器の外面との間を僅少開状態で閉じることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項３】
請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項４】
請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物が非炭酸飲料であることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器を走行させつつ、無菌の内容物を充填し、無菌の不活性ガスを供給し、無菌のキャップを被せることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード内に吹き込む不活性ガスの各種の流量について、上記フードで上記容器の口部及び上記キャップを覆って上記フード内に不活性ガスを吹き込む時間と、上記ヘッドスペース内の酸素の不活性ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガスを供給することを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項７】
容器を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物を充填する内容物充填手段と、キャップを上記内容物が充填された容器の口部に対峙させて被せるキャッパーと、上記キャップと上記口部の双方を覆うフードと、上記キャップを上記口部に被せる前から被せ終わるまで不活性ガスを上記フード内に吹き込んで上記フード内、上記容器のヘッドスペース内及び上記キャップ内から酸素を排除する不活性ガス供給手段とが設けられたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器の口部をその両側から挟み片で挟んで移動するグリッパを有し、このグリッパの挟み片に上記フードの底を開閉するシャッターが取り付けられたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項９】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フードの底に穴明き板が取り付けられ、この穴明き板の穴に上記容器の口部が通されることによりフードの底が僅少開状態で閉じられるようにしたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路が無菌チャンバーで覆われたたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード内に吹き込む不活性ガスの各種の流量について、上記フードで上記容器の口部及び上記キャップを覆って上記フード内に不活性ガスを吹き込む時間と、上記ヘッドスペース内の酸素の不活性ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガスを供給することを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項１】
容器を走行させて内容物を容器の口部から容器内に充填し、容器のヘッドスペース内に不活性ガスを吹き込み、上記口部をキャップで閉じる内容物の充填方法において、上記容器内に内容物を充填した後に、上記キャップを上記口部に対峙させて、上記キャップと上記口部の双方をフードで覆い、上記キャップを上記口部に対峙させた時から被せ終わるまで上記不活性ガスを上記フード内に吹き込んで上記フード内、上記ヘッドスペース内及び上記キャップ内から酸素を排除することを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記フードの底における上記容器の外面との間を僅少開状態で閉じることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項３】
請求項１に記載の内容物の充填方法において、上記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項４】
請求項３に記載の内容物の充填方法において、上記内容物が非炭酸飲料であることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内容物の充填方法において、無菌雰囲気下で、無菌の容器を走行させつつ、無菌の内容物を充填し、無菌の不活性ガスを供給し、無菌のキャップを被せることを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内容物の充填方法において、上記フード内に吹き込む不活性ガスの各種の流量について、上記フードで上記容器の口部及び上記キャップを覆って上記フード内に不活性ガスを吹き込む時間と、上記ヘッドスペース内の酸素の不活性ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガスを供給することを特徴とする内容物の充填方法。
【請求項７】
容器を所定の搬送路に沿って走行させる搬送手段を有し、この搬送路に沿って、容器に内容物を充填する内容物充填手段と、キャップを上記内容物が充填された容器の口部に対峙させて被せるキャッパーと、上記キャップと上記口部の双方を覆うフードと、上記キャップを上記口部に被せる前から被せ終わるまで不活性ガスを上記フード内に吹き込んで上記フード内、上記容器のヘッドスペース内及び上記キャップ内から酸素を排除する不活性ガス供給手段とが設けられたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送手段が容器の口部をその両側から挟み片で挟んで移動するグリッパを有し、このグリッパの挟み片に上記フードの底を開閉するシャッターが取り付けられたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項９】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記フードの底に穴明き板が取り付けられ、この穴明き板の穴に上記容器の口部が通されることによりフードの底が僅少開状態で閉じられるようにしたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の内容物の充填装置において、上記搬送路が無菌チャンバーで覆われたたことを特徴とする内容物の充填装置。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の内容物の充填装置において、上記フード内に吹き込む不活性ガスの各種の流量について、上記フードで上記容器の口部及び上記キャップを覆って上記フード内に不活性ガスを吹き込む時間と、上記ヘッドスペース内の酸素の不活性ガスによる置換率との関係を予め求めておき、要求される置換率を基に上記流量及び上記時間を割り出して不活性ガスを供給することを特徴とする内容物の充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−７０２３９（Ｐ２０１０−７０２３９Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４１２６３（Ｐ２００８−２４１２６３）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
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